Additius alimentaris

1995/06/01 Mijangos Ugarte, Fernando | Treviño, Mari Sol Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Kimika

Des que entrem en la Unió Econòmica Europea, la nostra legislació alimentària ha anat ajustant-se, destacant la composició i etiquetatge dels conservants. El Reial decret 2058, de 12 d'agost de 1982, regula les etiquetes, etc., exigint que el punt 8.10 indiqui els additius alimentaris; per als quals s'utilitzen en la CE amb el símbol E... o per als quals encara no tenen número admès mitjançant el símbol H...

La definició dels additius es pot fer de moltes maneres i utilitzarem un dels més adequats per a cada cas. Les substàncies afegides als aliments per l'additiu són no nutritives. Les quantitats afegides són molt petites, gairebé infinitesimals i el seu objectiu no és un altre que la remodelació o millora de l'elaboració i conservació d'algunes de les característiques organolèptiques dels aliments i/o begudes.

Des de sempre s'han utilitzat additius com a sal, sucre, alcohol, maceració, colorants... Els additius són substàncies químiques l'origen de les quals pot ser natural o sintètic. Afegim additius als aliments per a retardar la descomposició del menjar, canviar el sabor, etc. En general, els additius naturals poden considerar-se més adequats que els sintètics, encara que només es diferenciïn si són tòxics o no pels organismes.

Els additius no han de barrejar-se amb contaminants com el dioxano plaguicida, els plaguicides que s'afegeixen a les plantes de tomàquet o els que van causar la síndrome tòxica dels olis de colza. Per descomptat, els efectes de les restes de substàncies químiques utilitzades com a plaguicides en els nostres cossos, a causa del seu caràcter acumulatiu, poden ser molt notoris. En conseqüència, els plaguicides no es consideren additius sinó contaminants.

Des del punt de vista químic, es pot plantejar de manera senzilla què són els additius; l'aliment en si mateix sofreix canvis morfoestructurales al llarg del temps, que són reflex d'alguns canvis químics i reaccions químiques. Per tant, per a comprendre el comportament dels additius en la conservació dels aliments i defensar les seves opinions científiques sobre aquest tema, s'analitzaran els processos que es produeixen de manera espontània en els aliments.

Degradació dels aliments. Agents

Existeixen tres tipus d'agents: agents físics (congelació, pressió mecànica, llum, calor...), químics (no enzimàtics, entre els quals es poden citar l'ungulat, el procés d'entumiment i el procés de rematada; i enzimàtics) i vius (insectes, rosegadors, microbis,...)

Es poden utilitzar diferents tècniques o processos de conservació d'aliments, com l'escalfament, la refrigeració, l'assecat, etc., o compostos químics (naturals o sintètics) anomenats additius als quals s'afegeixen de manera apropiada, com els famosos E-... Aquestes últimes presenten alguna especificitat per a algunes reaccions químiques que es produeixen de manera espontània.

Els aliments estan basats en compostos químics, com a glúcids, lípids i protidos. Els glúcids, lípids i protésidos són components dels aliments, constituïts per diferents compostos químics, com ara hidrats de carboni, àcids grassos i els seus èsters glicèrids (greixos i olis), i les proteïnes estan formades per aminoàcids, respectivament. En els aliments hi ha més compostos, com a vitamines, oligoelementos, etc. Però atès que els que hem esmentat anteriorment són els més nombrosos, els analitzarem a continuació. Tot això ho expliquem en el número doble 85-86 d'aquesta revista.

Processos o tècniques físiques emprades en conservació (congelació, escalfament, etc.) són ben coneguts encara que no sapiguem amb exactitud la complexitat i l'explicació tècnica (per exemple, no són necessaris), els abandonem i ens limitarem als canvis químics.

Els processos químics que es produeixen en els aliments, fonamentalment reaccions químiques, són processos cinètics, per la qual cosa a major temperatura, major velocitat de reacció. Com a conseqüència, en general, a l'estiu el menjar es podreix més ràpid que a l'hivern.

Canvis químics en els aliments

Procés d'arrossegament

Això és conseqüència d'un conjunt de reaccions complexes que tenen lloc en certs aliments, quedant al descobert pigments negres o marrons. També es produeixen compostos volàtils que alteren l'olor i el sabor. Sovint aquests efectes i reaccions s'utilitzen intencionadament, per exemple en el cas de la cervesa o el formatge.

Sense esmentar quin és el procés concret, cal dir que la calor (la temperatura) té una gran importància i influència. Per això, en els aliments que s'obtenen mitjançant tècniques a altes temperatures (pasteurització, ebullició, etc.), com les llets condensades o el suc dels fruits, està present un enorme risc de cremor.

Des del punt de vista químic, el procés d'envelliment està relacionat principalment amb el grup carbonílico (C=O) de sucres i vitamines. El procés enzimàtic d'arrossegament és, en general, el que es realitza en els compostos fenòlics i està influenciat directament per la llum i la calor. Un exemple és el que apareix a curt termini després de tallar la patata, la poma o el plàtan.

Aquests grups fenòlics s'oxiden amb oxigen, llum i metalls (també pels seus enzims) i com a conseqüència de la reacció apareixen polímers denominats melanines. En els aliments d'origen animal no es duu a terme el procés de rematada, sinó que és habitual en les fruites i hortalisses i s'accelera quan es produeix un procés de manipulació o un cop.

Els fruits àcids, com els cítrics, no contenen enzims oxidants. En llimona, taronja, pinya, etc. no es realitza el procés d'atenció. En altres ocasions, els substrats químics i els enzims poden estar col·locats en diferents microcélulas, i si en adquirir-les es produeix un cop i es trenca la membrana, es produirà el procés d'arrossegament (colpejar una poma i veure què passa! ).

No obstant això, els polímers acolorits denominats melanines, creen una membrana protectora que impedeix l'entrada de microorganismes posteriors. Aquest fenomen es pot observar en tallar el plàtan.

Procés de Minat

A continuació s'analitza químicament el procés d'irritació dels aliments. De fet, el procés de membrana és només una transformació química dels composts lípids, que pot ser un procés hidrolític o una oxidació normal. Per tant, es produirà en aliments grassos com a olis i greixos. El producte de reacció es caracteritza per compostos químics de mala olor i sabor tan coneguts.

En el denominat procés hidrolític o lipolítico es trenca l'enllaç èster dels lípids. La velocitat d'aquesta reacció depèn principalment de la calor i de la catàlisi enzimàtica.

Recordar que els àcids grassos són àcids carboxílics de cadena alifàtica llarga i que el doble enllaç C=C separa els olis i greixos de la cadena.

En reaccions de saponificació, molt conegudes per als químics, es generen molècules d'èsters i aigua. Cinèticament analitzada en condicions estàndard de laboratori és molt lenta, però en la naturalesa gràcies als enzims és molt ràpida.

El procés invers d'aquest equilibri és conegut per complet, la hidròlisi dels èsters, i és un procés molt lent fins i tot estudiat cinèticament. No obstant això, les catalitzades per enzims (proteïnes) són molt més lleugeres. Cal no oblidar que en aquests processos cinètics la temperatura influeix moltíssim. Estimem que en passar la temperatura de 25 °C a 100 °C, la velocitat de reacció augmenta aproximadament 50 vegades. Per tant, com és fàcil d'entendre, és un factor a tenir en compte en l'elaboració de productes lactis.

Aquesta hidròlisi és freqüent en les mantegues. El sabor picant i l'olor que rebutja és degut a l'àcid butíric.

Els productes de reacció són àcids grassos que, lògicament, acidificaran el pH en la mesura en què són àcids i que, juntament amb la seva olor, alteraran les seves característiques organolèptiques. Per tant, no és casualitat que per a minimitzar el contingut d'àcids grassos, el refinament de l'oli utilitzat per a l'alimentació es realitzi.

Encara que el que s'ha dit fins ara ha estat pel procés hidrolític de la membrana, existeix un procés oxidant de membrana que es duu a terme gràcies a l'oxigen en l'aire que oxida els àcids grassos insaturats. És més, si en lloc de combinar aquests àcids grassos insaturats (és a dir, composts triglezíridos) estan lliures, la seva autooxidació és més ràpida. De fet, aquest procés és una polimerització radical (que no analitzarem químicament).

La calor, la llum, els metalls i les radiacions ionitzants com els trons són catalitzadors. Com a producte de reacció tenim de tot: àcids grassos de cadena alifàtica curta, aldehids, èsters, peròxids, cetones... Algunes d'aquestes substàncies poden ser tòxiques pel que no s'utilitzen olis/grasses picants.

Antioxidants

Per a evitar l'oxidació dels lípids s'afegeixen als aliments substàncies antioxidants. El seu objectiu pot ser eliminar els radicals lliures o eliminar els peròxids. No obstant això, han de complir una sèrie de requisits: no ser tòxic, no donar gustos, olors i colors, actuar en quantitats molt petites i, per descomptat, ser solubles en greixos.

Entre els antioxidants naturals destaquen els tocoferoles (vitamina E). Entre els antioxidants sintètics, els més utilitzats són el BHA (butilhidroxianisol) i el BHT (butilhidroxitolueno). El fum de la fusta, en contenir compostos fenòlics, sembla presentar comportaments protectors.

Abans de seguir endavant, explicarem els conceptes bàsics dels microbis i dels canvis microbiològics, ja que és difícil comprendre el creixement poblacional microbià i la seva dependència de la concentració, temperatura, pH, humitat i oxigen, com el refredament (el seu efecte en l'estructura cel·lular), la congelació (lleugera o lenta) i la dessecació (solar, industrial, liofilitzada).

Canvis microbiològics en els aliments

Plantejarem aquest tema de manera succinta i àgil per a facilitar la comprensió tant de les tècniques experimentals com dels comportaments d'alguns additius utilitzats en la conservació.

Els microorganismes, igual que nosaltres, són heteròtrofs, per la qual cosa ens enfrontem entre si. És a dir, el menjar d'aquests microorganismes és la nostra. Com nosaltres, els microorganismes també han de menjar per a satisfer totes les funcions energètiques, plàstiques i químiques. A més, no podem oblidar que alguns dels microorganismes poden ser patògens, com la salmonel·la. Els microorganismes o microorganismes poden ser: (amb nucli separat, com a protozous, fongs, algues...) i microorganismes procarioóticos (amb nucli indiferenciat, com a bacteris, cianofas...).

Els responsables dels canvis en els aliments són principalment bacteris i fongs. El creixement poblacional d'aquests microorganismes és exponencial, és a dir, d'una cèl·lula es generen altres dues noves, cadascuna d'elles generarà altres dues, etc. La població de bacteris en menys hores pot ser d'un milió. Les tècniques o procediments utilitzats en conservació consisteixen en la interrupció o inertització del procés de creixement d'aquests microorganismes.

Com es pot observar en la figura adjunta, la temperatura influeix enormement en el creixement dels microorganismes.

La màxima velocitat de creixement es produeix a temperatura òptima. Si durant un període de temps escalfem l'aliment per sobre de la temperatura màxima, els microorganismes moriran. En això consisteix la tècnica d'escalfament per a la conservació. Per sota de la temperatura mínima la majoria dels bacteris es “congelen”, és a dir, no moren, però no es reprodueixen.

En la figura adjunta es pot observar que l'acidesa o pH també és important. En general
, tant les floridures com els llevats poden suportar un pH més àcid, mentre que quan el pH<4,5 els bacteris no atacaran. Alguns aliments són molt àcids, com les fruites, i uns altres poden conservar-se afegint vinagre.

El component bàsic dels microorganismes és l'aigua, que sense ella mor, per la qual cosa no hi ha creixement. En el cas de la temperatura i el pH, per cada microorganisme existeix una activitat màxima (aw), mínima i òptima de l'aigua, on la màxima activitat de l'aigua, la pressió de vapor de l'aigua en dissolució és dividida per la pressió de vapor de l'aigua pura.

La majoria dels bacteris no poden créixer en un mitjà amb una activitat màxima d'aigua inferior a 0,90, per la qual cosa sobre la base d'aquesta propietat en la conservació dels aliments s'utilitzen tècniques com la reducció de l'aigua (per sublimació o evaporació), la congelació i la reducció de la velocitat màxima mitjançant la dissolució de la sal o el sucre.

Additius o additius

Com s'ha esmentat al principi, l'objectiu d'aquest article no ha estat explicar les tècniques experimentals de conservació, sinó explicar els additius o additius utilitzats per a la conservació dels aliments i comentar les seves causes.

Del que s'ha dit fins ara es dedueix fàcilment que els aliments es “podreixen” o es descomponen, és a dir, que es produeixen unes reaccions químiques en el seu interior i que el creixement de microorganismes pot ser evident. Per tant, es poden utilitzar procediments o tècniques que permetin la màxima conservació dels aliments, entre les quals es troben els additius o additius químics.

Els additius són substàncies químiques que s'afegeixen intencionadament als aliments i que modifiquen, modifiquen o estabilitzen les característiques organolèptiques del menjar. En sentit estricte, el sucre, la sal, el vinagre, etc. que s'utilitzen en conserves, encara que poden ser considerats additius, els considerem com a conservants químics. És a dir, les substàncies que no alteren les característiques organolèptiques dels aliments, però també retarden o eliminen la presència microbiana, es denominaran conservants.

Com s'ha indicat anteriorment, qualsevol additiu ha d'estar autoritzat. La llista d'additius utilitzada a Espanya inclou colorants; conservants; antioxidants i sinèrgics; emulsificantes, estabilizantes, espesantes i gelificantes; acidificants i correctors de l'acidesa; antimalutantes; potenciadors del sabor; espumantes; edulcorants artificials; midons modificats; gasificantes i uns altres.

En lloc de fer una descripció de cada additiu, s'agruparà aquesta llista llarga i s'indicaran les característiques químiques més importants del conjunt.

Colorants

S'utilitzen per a acolorir i/o decorar els aliments. Són additius des de l'E-100 fins a l'E-175. De fet, els colorants no tenen gens d'interès ni tecnològic ni fisiològic, i el seu ús se centra en la demanda dels consumidors. Alguns tècnics consideren els colorants com el millor exemple d'additius superflus, ja que només canvien la seva aparença.

En general, es diu que els colorants naturals i els seus derivats (com carotenoides, xantofilas, clorofil·les) no són tòxics, mentre que els sintètics, sobretot els colorants azoics (E-102, E-105, E-110, ...) poden produir efectes secundaris. L'estructura química d'un colorant azoic és la següent:

Es tracta de les

línies de ferrocarril que es dirigeixen al carrer Sant Martí. Els més utilitzats són l'àcid bencónico (E-210), el sòrbic (E-200), l'acètic (E-260) i el propónico (E-280) i les seves sals i nitrits, nitrats i sulfits.

Àcid benzoic i els seus derivats (E-214, 215...) (coneguts com parabenos) són probablement els més utilitzats, i la seva estructura és la següent:

L'efecte antimicrobial es deu a les espècies no dissociades de tots aquests àcids, per la qual cosa són efectives en pH àcids (entre 2,5 i 4,0). No són tòxics en les concentracions habituals empleades en conservació. No obstant això, no són molt adequats per al nostre organisme en concentracions elevades, per la qual cosa pot ocórrer que l'àcid salicílic que abans s'utilitzava (que pot considerar-se com un derivat del bencónico) era tòxic i que avui dia no s'utilitza pràcticament si no es conserva a casa.

L'àcid acètic CH3-COOH, _{és a dir} , el vinagre, és molt utilitzat. Les sals sòdiques i potàssiques de nitrits i nitrats (de l'E-249 a l'E-252) s'utilitzen en productes carnis, principalment embotits. El treball d'aquestes sals és triple: d'una banda, desenvolupen un color especial en la formació de nitrosilmioglobina, per un altre, eviten el creixement del Clostridium botulinum i, finalment, donen al sabor un “indici” especial.

Antioxidants i sinèrgics

El seu objectiu és impedir els processos d'oxidació que es produeixen en productes grassos o oliosos.

Els més utilitzats són el BHA (E-320) i el butilhidroxitolueno BHT (E-321), l'estructura de la qual és la següent:

En aquest anell la presència del grup hidroxílico és important ja que és un donant d'hidrogen. No són tòxics ni donen sabor especial.

Alguns antioxidants, com el sulfit i l'òxid de sofre (de l'E-220 a l'E-226), també tenen propietats conservadores i són molt utilitzats en l'elaboració de vins.

Emulsionants, estabilitzadors, espesantes i gelificantes

Molts dels aliments, com la llet o l'ou (la gemma), són sistemes dispersos per naturalesa, és a dir, estan col·locats en dues fases inmiscibles com l'oli i l'aigua. Com no podia ser d'una altra manera, existeixen substàncies químiques especials que disminueixen la tensió superficial de l'aigua i moltes que s'homogeneïtzen totes dues fases. Aquestes substàncies es denominen surfactants, emulsionants, tensoactivos, etc.

L'estructura química d'aquests tensoactivos o emulsificantes és molt similar en la majoria dels casos; la cadena alifàtica hidrocarbonada, soluble en la fase orgànica i sovint denominada hidròfob o lipofílico, i l'extrem iònic soluble en la fase aquosa, també conegut com a hidròfil.

L'ús industrial dels emulsificantes s'aplica sovint a l'emulsió aigua/oliï, com a gelats, maionesa, margarines. La pròpia llet i altres aliments contenen aquest tipus d'emulsificantes, com la lecitina, el colesterol.

En fleca es coneix la propietat del midó de cristal·litzar. Per tant, en aquesta mena de “gels” (mescles) s'utilitzen molècules denominades gelificantes, com estearil-2- lactilato sòdic (E-481). Aquest additiu redueix la velocitat d'enduriment del pa.

L'acció dels fosfats (E-450) és múltiple, ja que estabilitzen les emulsions, són amortidors al pH i poden ser hidratants captant aigua. Els més utilitzats són els hidrogenofosfatos (Na2HPO4), dihidrogenofosfatos _{(NaH2PO4), polifosfats,} hexametafosfato sòdic (Na6P6O24), _pirofosfato sòdic _(Na4P2O7). Són molt utilitzats en productes de carnisseria.

Acidificants i correctors d'acidesa

Els àcids utilitzats en els aliments, com el fumarico (E-296; E-297), l'acètic (E-260), l'adípic (E-355), el fosfòric (E-338), el cítric, etc., també poden considerar-se conservadors. La font de la major part dels àcids és natural (poma, plàtan, pastanaga...) i a més de ser conservants, són amortidors al pH i sinèrgics als antioxidants. Probablement l'àcid cítric és el més comú i utilitzat.

Tots els àcids donen un sabor especial i clar al menjar. Aquests acidificants no són tòxics.

Uns altres

L'elaboració d'aliments, a més dels ja esmentats, sol utilitzar molts altres additius. La seva funció i funció, per dir-ho d'alguna manera, ha estat “decorar el producte” o triar-lo. Entre ells es troben els aromatitzants (E-620 a E-637) que permeten recuperar el sabor que han perdut els aliments per processos industrials. Els aromatitzants poden ser sintètics o naturals.

Addicionalment, la indústria utilitza additius com antienlazantes o antimalutantes (de l'E-535 a l'E-573), midons (de l'H-4381 a l'H-4394) o edulcorants.