Aditivos alimentarios

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

• Kimika

Desde que entramos na Unión Económica Europea, a nosa lexislación alimentaria ha ido axustándose, destacando a composición e etiquetaxe dos conservantes. O Real Decreto 2058, de 12 de agosto de 1982, regula as etiquetas, etc., esixindo que o punto 8.10 indique os aditivos alimentarios; paira os que se utilizan na CE co símbolo E... ou paira os que aínda non teñen número admitido mediante o símbolo H...

A definición dos aditivos pódese facer de moitas maneiras e utilizaremos un dos máis adecuados paira cada caso. As sustancias engadidas aos alimentos polo aditivo son non nutritivas. As cantidades engadidas son moi pequenas, case infinitesimais e o seu obxectivo non é outro que a remodelación ou mellora da elaboración e conservación dalgunhas das características organolépticas dos alimentos e/ou bebidas.

Desde sempre se utilizaron aditivos como sal, azucre, alcol, maceración, colorantes... Os aditivos son sustancias químicas cuxo orixe pode ser natural ou sintético. Engadimos aditivos aos alimentos paira atrasar a descomposición da comida, cambiar o sabor, etc. En xeral, os aditivos naturais poden considerarse máis adecuados que os sintéticos, aínda que só se diferencien si son tóxicos ou non polos organismos.

Os aditivos non deben mesturarse con contaminantes como o dioxano praguicida, os praguicidas que se engaden ás plantas de tomate ou os que causaron a síndrome tóxica dos aceites de colza. Por suposto, os efectos dos restos de sustancias químicas utilizadas como praguicidas nos nosos corpos, debido ao seu carácter acumulativo, poden ser moi notorios. En consecuencia, os praguicidas non se consideran aditivos senón contaminantes.

Desde o punto de vista químico, pódese expor de forma sinxela que son os aditivos; o alimento en si mesmo sofre cambios morfoestructurales ao longo do tempo, que son reflexo dalgúns cambios químicos e reaccións químicas. Por tanto, paira comprender o comportamento dos aditivos na conservación dos alimentos e defender as súas opinións científicas respecto diso, analizaranse os procesos que se producen de forma espontánea nos alimentos.

Degradación dos alimentos. Axentes

Existen tres tipos de axentes: axentes físicos (conxelación, presión mecánica, luz, calor...), químicos (non encimáticos, entre os que se poden citar o ungulado, o proceso de entumecimiento e o proceso de remate; e encimáticos) e vivos (insectos, roedores, microbios,...)

Pódense utilizar diferentes técnicas ou procesos de conservación de alimentos, como o quecemento, a refrixeración, o secado, etc., ou compostos químicos (naturais ou sintéticos) chamados aditivos aos que se engaden de forma apropiada, como os famosos E-... Estas últimas presentan algunha especificidad paira algunhas reaccións químicas que se producen de forma espontánea.

Os alimentos están baseados en compostos químicos, como glúcidos, lípidos e protidos. Os glúcidos, lípidos e protésidos son compoñentes dos alimentos, constituídos por diferentes compostos químicos, talles como hidratos de carbono, ácidos grasos e os seus ésteres glicéridos (graxas e aceites), e as proteínas están formadas por aminoácidos, respectivamente. Nos alimentos hai máis compostos, como vitaminas, oligoelementos, etc. Pero dado que os que mencionamos anteriormente son os máis numerosos, analizarémolos a continuación. Todo iso explicámolo no número dobre 85-86 desta revista.

Procesos ou técnicas físicas empregadas en conservación (conxelación, quecemento, etc.) son ben coñecidos aínda que non saibamos con exactitude a complexidade e a explicación técnica (por exemplo, non son necesarios), abandonámolos e limitarémonos aos cambios químicos.

Os procesos químicos que se producen nos alimentos, fundamentalmente reaccións químicas, son procesos cinéticos, polo que a maior temperatura, maior velocidade de reacción. Como consecuencia, en xeral, no verán a comida podrece máis rápido que no inverno.

Cambios químicos nos alimentos

Proceso de arrastre

Isto é consecuencia dun conxunto de reaccións complexas que teñen lugar en certos alimentos, quedando ao descuberto pigmentos negros ou pardos. Tamén se producen compostos volátiles que alteran o cheiro e o sabor. A miúdo devanditos efectos e reaccións utilízanse intencionadamente, por exemplo no caso da cervexa ou o queixo.

Sen mencionar cal é o proceso concreto, hai que dicir que a calor (a temperatura) ten una gran importancia e influencia. Por iso, nos alimentos que se obteñen mediante técnicas a altas temperaturas (pasteurización, ebulición, etc.), como os leites condensadas ou o zume dos froitos, está presente un enorme risco de ardor.

Desde o punto de vista químico, o proceso de envellecemento está relacionado principalmente co grupo carbonílico (C=Ou) de azucres e vitaminas. O proceso encimático de arrastre é, en xeral, o que se realiza nos compostos fenólicos e está influenciado directamente pola luz e a calor. Un exemplo é o que aparece a curto prazo tras cortar a pataca, a mazá ou o plátano.

Estes grupos fenólicos se oxidan con osíxeno, luz e metais (tamén polas súas encimas) e como consecuencia da reacción aparecen polímeros denominados melaninas. Nos alimentos de orixe animal non leva a cabo o proceso de remate, senón que é habitual nas froitas e hortalizas e acelérase cando se produce un proceso de manipulación ou un golpe.

Os froitos acedos, como os cítricos, non conteñen encimas oxidantes. En limón, laranxa, piña, etc. non se realiza o proceso de atención. Noutras ocasións, os substratos químicos e as encimas poden estar colocados en diferentes microcélulas, e si ao adquirilas prodúcese un golpe e rompe a membrana, producirase o proceso de arrastre (golpear una mazá e ver que pasa! ).

Con todo, os polímeros coloreados denominados melaninas, crean una membrana protectora que impide a entrada de microorganismos posteriores. Este fenómeno pódese observar ao cortar o plátano.

Proceso de Minado

A continuación analízase químicamente o proceso de irritación dos alimentos. De feito, o proceso de membrana é só una transformación química dos compostos lípidos, que pode ser un proceso hidrolítico ou una oxidación normal. Por tanto, producirase en alimentos grasos como aceites e graxas. O produto de reacción caracterízase por compostos químicos de mal cheiro e sabor tan coñecidos.

No denominado proceso hidrolítico ou lipolítico rompe o enlace éster dos lípidos. A velocidade desta reacción depende principalmente da calor e da catálisis encimática.

Lembrar que os ácidos grasos son acedos carboxílicos de cadea alifática longa e que o dobre enlace C=C separa os aceites e graxas da cadea.

En reaccións de saponificación, moi coñecidas paira os químicos, xéranse moléculas de ésteres e auga. Cinéticamente analizada en condicións estándar de laboratorio é moi lenta, pero na natureza grazas ás encimas é moi rápida.

O proceso inverso deste equilibrio é coñecido por completo, a hidrólisis dos ésteres, e é un proceso moi lento mesmo estudado cinéticamente. Con todo, as catalizadas por encimas (proteínas) son moito máis lixeiras. Non hai que esquecer que nestes procesos cinéticos a temperatura inflúe moitísimo. Estimamos que ao pasar a temperatura de 25ºC a 100ºC, a velocidade de reacción aumenta aproximadamente 50 veces. Por tanto, como é fácil de entender, é un factor a ter en conta na elaboración de produtos lácteos.

Esta hidrólisis é frecuente nas manteigas. O sabor picante e o cheiro que refuga é debido ao ácido butírico.

Os produtos de reacción son acedos grasos que, loxicamente, acidificarán o pH na medida en que son acedos e que, xunto co seu cheiro, alterarán as súas características organolépticas. Por tanto, non é casualidade que paira minimizar o contido de ácidos grasos, o refino do aceite utilizado paira a alimentación realícese.

Aínda que o devandito até agora foi polo proceso hidrolítico da membrana, existe un proceso oxidante de membrana que leva a cabo grazas ao osíxeno no aire que oxida os ácidos grasos insaturados. É máis, si en lugar de combinar estes ácidos grasos insaturados (é dicir, compostos triglezíridos) están libres, o seu autooxidación é máis rápida. De feito, este proceso é una polimerización radical (que non analizaremos químicamente).

A calor, a luz, os metais e as radiacións ionizantes como os tronos son catalizadores. Como produto de reacción temos de todo: ácidos grasos de cadea alifática curta, aldehídos, ésteres, peróxidos, cetonas... Algunhas destas sustancias poden ser tóxicas polo que non se utilizan aceites/graxas picantes.

Antioxidantes

Paira evitar a oxidación dos lípidos engádense aos alimentos sustancias antioxidantes. O seu obxectivo pode ser eliminar os radicais libres ou eliminar os peróxidos. Con todo, deben cumprir una serie de requisitos: non ser tóxico, non dar gustos, cheiros e cores, actuar en cantidades moi pequenas e, por suposto, ser solubles en graxas.

Entre os antioxidantes naturais destacan os tocoferoles (vitamina E). Entre os antioxidantes sintéticos, os máis utilizados son o BHA (butilhidroxianisol) e o BHT (butilhidroxitolueno). O fume da madeira, ao conter compostos fenólicos, parece presentar comportamentos protectores.

Antes de seguir adiante, explicaremos os conceptos básicos dos microbios e dos cambios microbiológicos, xa que é difícil comprender o crecemento poboacional microbiano e a súa dependencia da concentración, temperatura, pH, humidade e osíxeno, como o arrefriado (o seu efecto na estrutura celular), a conxelación (lixeira ou lenta) e a desecación (solar, industrial, liofilizada).

Cambios microbiológicos nos alimentos

Exporemos este tema de forma somera e áxil paira facilitar a comprensión tanto das técnicas experimentais como dos comportamentos dalgúns aditivos utilizados na conservación.

Os microorganismos, do mesmo xeito que nós, son heterótrofos, polo que nos enfrontamos entre si. É dicir, a comida destes microorganismos é a nosa. Como nós, os microorganismos tamén deben comer paira satisfacer todas as funcións enerxéticas, plásticas e químicas. Ademais, non podemos esquecer que algúns dos microorganismos poden ser patógenos, como a salmonella. Os microorganismos ou microorganismos poden ser: (con núcleo separado, como protozoos, fungos, algas...) e microorganismos procarioóticos (con núcleo indiferenciado, como bacterias, cianofas...).

Os responsables dos cambios nos alimentos son principalmente bacterias e fungos. O crecemento poboacional destes microorganismos é exponencial, é dicir, dunha célula xéranse outras dúas novas, cada una delas xerará outras dúas, etc. A poboación de bacterias en menos horas pode ser dun millón. As técnicas ou procedementos utilizados en conservación consisten na interrupción ou inertización do proceso de crecemento destes microorganismos.

Como se pode observar na figura adxunta, a temperatura inflúe enormemente no crecemento dos microorganismos.

A máxima velocidade de crecemento prodúcese a temperatura óptima. Si durante un período de tempo quentamos o alimento por encima da temperatura máxima, os microorganismos morrerán. Niso consiste a técnica de quecemento paira a conservación. Por baixo da temperatura mínima a maioría das bacterias conxélanse”, é dicir, non morren, pero non se reproducen.

Na figura adxunta pódese observar que a acidez ou pH tamén é importante. En xeral, tanto os mohos como os fermentos poden soportar un pH máis acedo, mentres que cando o pH<4,5 as bacterias non atacarán. Algúns alimentos son moi acedos, como as froitas, e outros poden conservarse engadindo vinagre.

O compoñente básico dos microorganismos é a auga, que sen ela morre, polo que non hai crecemento. No caso da temperatura e o pH, por cada microorganismo existe una actividade máxima (aw), mínima e óptima da auga, onde a máxima actividade da auga, a presión de vapor da auga en disolución é dividida pola presión de vapor da auga pura.

A maioría das bacterias non poden crecer nun medio cunha actividade máxima de auga inferior a 0,90, polo que en base a esta propiedade na conservación dos alimentos utilízanse técnicas como a redución da auga (por sublimación ou evaporación), a conxelación e a redución da velocidade máxima mediante a disolución do sal ou o azucre.

Aditivos ou aditivos

Como se mencionou ao principio, o obxectivo deste artigo non foi explicar as técnicas experimentais de conservación, senón explicar os aditivos ou aditivos utilizados paira a conservación dos alimentos e comentar as súas causas.

Do devandito até agora dedúcese facilmente que os alimentos se podrecen” ou se descompoñen, é dicir, que se producen unhas reaccións químicas no seu interior e que o crecemento de microorganismos pode ser evidente. Por tanto, pódense utilizar procedementos ou técnicas que permitan a máxima conservación dos alimentos, entre as que se atopan os aditivos ou aditivos químicos.

Os aditivos son sustancias químicas que se engaden intencionadamente aos alimentos e que modifican, modifican ou estabilizan as características organolépticas da comida. En sentido estrito, o azucre, o sal, o vinagre, etc. que se utilizan en conservas, aínda que poden ser considerados aditivos, considerámolos como conservantes químicos. É dicir, as sustancias que non alteran as características organolépticas dos alimentos, pero tamén atrasan ou eliminan a presenza microbiana, denominaranse conservantes.

Como se indicou anteriormente, calquera aditivo debe estar autorizado. A lista de aditivos utilizada en España inclúe colorantes; conservantes; antioxidantes e sinérgicos; emulsificantes, estabilizantes, espesantes e gelificantes; acidificantes e correctores da acidez; antimalutantes; potenciadores do sabor; escumantes; edulcorantes artificiais; almidones modificados; gasificantes e outros.

En lugar de facer una descrición de cada aditivo, agruparase esta lista longa e indicaranse as características químicas máis importantes do conxunto.

Colorantes

Utilízanse paira colorear e/ou decorar os alimentos. Son aditivos desde o E-100 até o E-175. De feito, os colorantes non teñen ningún interese nin tecnolóxico nin fisiológico, e o seu uso céntrase na demanda dos consumidores. Algúns técnicos consideran os colorantes como o mellor exemplo de aditivos superfluos, xa que só cambian a súa aparencia.

En xeral, dise que os colorantes naturais e os seus derivados (como carotenoides, xantofilas, clorofilas) non son tóxicos, mentres que os sintéticos, sobre todo os colorantes azoicos (E-102, E-105, E-110, ...) poden producir efectos secundarios. A estrutura química dun colorante azoico é a seguinte:

Trátase das liñas de ferrocarril que se dirixen á rúa San Martín. Os máis utilizados son o ácido bencónico (E-210), o sórbico (E-200), o acético (E-260) e o propónico (E-280) e os seus sales e nitritos, nitratos e sulfitos.

Ácido benzoico e os seus derivados (E-214, 215...) (coñecidos como parabenos) son probablemente os máis utilizados, e a súa estrutura é a seguinte:

O efecto antimicrobial débese ás especies non disociadas de todos estes ácidos, polo que son efectivas en pH ácidos (entre 2,5 e 4,0). Non son tóxicos nas concentracións habituais empregadas en conservación. Con todo, non son moi adecuados paira o noso organismo en concentracións elevadas, polo que pode ocorrer que o ácido salicílico que antes se utilizaba (que pode considerarse como un derivado do bencónico) era tóxico e que hoxe en día non se utiliza practicamente se non se conserva en casa.

O ácido acético CH3-COOH, é dicir, o vinagre, é moi utilizado. Os sales sódicas e potásicas de nitritos e nitratos (do E-249 ao E-252) utilízanse en produtos cárnicos, principalmente embutidos. O traballo destes sales é triplo: por unha banda, desenvolven unha cor especial na formación de nitrosilmioglobina, por outro, evitan o crecemento do Clostridium botulinum e, por último, dan ao sabor un “indicio” especial.

Antioxidantes e sinérgicos

O seu obxectivo é impedir os procesos de oxidación que se producen en produtos grasos ou oleosos.

Os máis utilizados son o BHA (E-320) e o butilhidroxitolueno BHT (E-321), cuxa estrutura é a seguinte:

Neste anel a presenza do grupo hidroxílico é importante xa que é un doante de hidróxeno. Non son tóxicos nin dan sabor especial.

Algúns antioxidantes, como o sulfito e o óxido de xofre (do E-220 ao E-226), tamén teñen propiedades conservadoras e son moi utilizados na elaboración de viños.

Emulsionantes, estabilizadores, espesantes e gelificantes

Moitos dos alimentos, como o leite ou o ovo (a xema), son sistemas dispersos por natureza, é dicir, están colocados en dúas fases inmiscibles como o aceite e a auga. Como non podía ser doutra maneira, existen sustancias químicas especiais que diminúen a tensión superficial da auga e moitas que se homoxeneizan ambas as fases. Estas sustancias denomínanse surfactantes, emulsionantes, tensoactivos, etc.

A estrutura química destes tensoactivos ou emulsificantes é moi similar na maioría dos casos; a cadea alifática hidrocarbonada, soluble na fase orgánica e frecuentemente denominada hidrófobo ou lipofílico, e o extremo iónico soluble na fase acuosa, tamén coñecido como hidrófilo.

O uso industrial dos emulsificantes aplícase frecuentemente á emulsión auga/aceite, como xeados, maionesa, margarinas. O propio leite e outros alimentos conteñen este tipo de emulsificantes, como a lecitina, o colesterol.

En panadaría coñécese a propiedade do almidón de cristalizar. Por tanto, neste tipo de “xeles” (mesturas) utilízanse moléculas denominadas gelificantes, como estearil-2- lactilato sódico (E-481). Este aditivo reduce a velocidade de endurecemento do pan.

A acción dos fosfatos (E-450) é múltiple, xa que estabilizan as emulsiones, son amortiguadores ao pH e poden ser hidratantes captando auga. Os máis utilizados son os hidrogenofosfatos (Na2HPO4), dihidrogenofosfatos (NaH2PO4), polifosfatos, hexametafosfato sódico (Na6P6O24), pirofosfato sódico (Na4P2O7). Son moi utilizados en produtos de carnicería.

Acidificantes e correctores de acidez

Os ácidos utilizados nos alimentos, como o fumarico (E-296; E-297), o acético (E-260), o adípico (E-355), o fosfórico (E-338), o cítrico, etc., tamén poden considerarse conservadores. A fonte da maior parte dos ácidos é natural (mazá, plátano, zanahoria...) e ademais de ser conservantes, son amortiguadores ao pH e sinérgicos aos antioxidantes. Probablemente o ácido cítrico sexa o máis común e utilizado.

Todos os ácidos dan un sabor especial e claro á comida. Estes acidificantes non son tóxicos.

Outros

A elaboración de alimentos, ademais dos xa mencionados, adoita utilizar moitos outros aditivos. A súa función e función, por dicilo dalgunha maneira, foi “decorar o produto” ou elixilo. Entre eles atópanse os aromatizantes (E-620 a E-637) que permiten recuperar o sabor que perderon os alimentos por procesos industriais. Os aromatizantes poden ser sintéticos ou naturais.

Adicionalmente, a industria utiliza aditivos como antienlazantes ou antimalutantes (do E-535 ao E-573), almidones (do H-4381 ao H-4394) ou edulcorantes.