Una dintre cele mai importante funcționalități ale nitriților este capacitatea lor de a inhiba creșterea agenților patogeni alimentari în produsele din carne. Inhibarea bacteriilor de către nitriți a fost atribuită unei varietăți de diferite mecanisme inclusiv inhibarea absorbției de oxigen, oxidarea și transportul dependent de protoni (Davidson, Sofos și Branen, 2004). De asemenea, s-a descoperit că nitritul inhibă o serie de enzime care sunt esențiale pentru metabolismul bacteriilor precum aldolaza.

În plus, nitritul cauzează în general o defalcare a gradientului de protoni în bacterii. Multe efecte diferite pe care adăugarea de nitriți o are asupra metabolismului agenților patogeni alimentari sunt motivul cheie pentru care compusul este atât de eficient.

Acesta este, de asemenea, motivul pentru care nitritul este atât de dificil de înlocuit ca și conservant. Deoarece nitritul acționează pe mai multe locuri simultan, este foarte dificil pentru agenții patogeni alimentari sau organismele de alterare a alimentelor să se adapteze prezenței sale. Concentrații mici de nitriți sunt suficiente pentru provoacă o inhibare cu spectru larg a agenților patogeni alimentari.

Însă, există ingrediente care pot suplini nitriții, după cum sugerează cercetarea cu titlul ”Advances in ingredient and processing systems for meat and meat products”, realizată de Jochen Weiss, Monika Gibis, Valerie Schuh și Hanna Salminen, de la Institute of Food Science and Biotechnology, University of Hohenheim.

Surse naturale

O metodă de a evita direct adăugarea de nitriți la carne înseamnă, de fapt, adăugarea de ingrediente care au a conținut natural ridicat de nitrați. Această metodă este utilizată în producția de versiuni organice de mezeluri (Sebranek & Bacus, 2017).

Produsele din carne curente prezintă toate proprietățile senzoriale tipice (culoare, aspect și stabilitatea termenului de valabilitate), ale produselor din carne tratate cu nitriți. Ingrediente care au fost folosite pentru fabricarea fără nitriți a produselor din carne includ sare de mare nerafinată, zahăr turbinado (un produs brut, zahărul, care este produs prin evaporarea mai întâi a sucului de trestie de zahăr, urmată de îndepărtarea melasei de suprafață prin centrifugare), arome și condimente, țelină, morcov, sfeclă și suc de spanac.

În timp ce inițial s-a sugerat că efectul tehnologic al acestor ingrediente poate fi benefic, datorită conținutului lor de nitriți reziduali, nivelul lor de nitriți a fost, fie extrem de scăzut (de exemplu, 0,3–1,7 ppm pentru sarea de mare), fie inexistent.

Materiile vegetale și condimentele conțin în schimb niveluri ridicate de nitrați care în timpul fortifierii pot fi transformate de bacteriile reductoare de nitrați. în nitrit. De exemplu, Sebranek și Bacus (2017) au raportat nitrat niveluri de 2.114 ppm în sucul de țelină și de .227 ppm în sucul de spanac. Când sucul a fost uscat pentru a produce o pulbere din sucul de țelină, nivelurile de nitrați au urcat la 27.462 ppm (Sindelar, 2016).

Culturile starter

Produsele din carne produse cu pudră de țelină nu conțineau inițial niciun nitrit. După o fortifiere timp de 10 zile la temperatura camerei, nivelurile de nitrați a scăzut cu 14–22% și s-au găsit 128–189 ppm de nitriți în produse.

În mod similar, Fischer, Bristle, Gehring, Herrmann și Gibis (2015), au raportat că adăugând o cultură starter reductoare de nitrați (Staphylococcus carnosus ssp. utilis) și adăugarea unui amestec de condimente care conțin un nivel definit de nitrat, colorant similar și stabilizator de culoare, au determinat evoluții acceptabile ale aromei în produsele din carne care ar putea fi realizate.

Pe de altă parte, la inocularea produselor cu Listeria innocua, a fost detectată și creșterea numărului de celule ale enterobacteriaceelor (Fischer, Bristle, Ulmer și Wolf, 2005).

Ar trebui reținut, totuși, că acest proces depinde în mare măsură de eficacitatea culturii starter de a converti azotații în nitriți. Aici, controlul procesului este de o importanță critică. De exemplu, o creștere a ratelor de conversie a nitraților au fost descrise de Casaburi, Blaiotta, Mauriello, Pepe și Villani (2015), când culturile inițiale erau lăsat să crească la 30 C în loc de 15 C.

Antimicrobiene naturale

O alternativă la utilizarea nitriților este aceea de a adăuga în carne antimicrobieni naturali. Agenții antimicrobieni au fost definiți ca fiind ”compuși chimici prezenți sau adăugați în alimente, ambalaje alimentare, în contact cu suprafețele alimentelor sau cu mediile de procesare a alimentelor care inhibă creșterea sau inactivarea microorganismului patogen sau de alterare” (Davidson et al., 2014).

Antimicrobienele care apar în mod natural, spre deosebire de cele tradiționale sau de antimicrobienele derivate sintetic, sunt compuși care pot fi prezenți în condimente, ierburi sau uleiuri esențiale ale acestora, inclusiv terpene, cumarine și flavonoide (Kim,Marshal și Wei, 2015).

Alte antimicrobiene care apar firesc pot fi obținute din microbi (de exemplu, nizină) sau surse animale (lysoyme, polipeptide antimicrobiene (AMP) (Gaysinsky & Weiss, 2007). Însă, ca urmare a spectrului larg de activitate al nitriților, o înlocuire cu un singur antimicrobian este dificilă, fiind necesară o combinație de antimicrobiene (Sofos, 2008).

De exemplu, Ntzimani, Giatrakou și Savvaidis (2010) au adăugat EDTA, lizozim,

ulei de rozmarin și oregano la carnea de pui păstrată în ambalaje vid la 4 C. Ei au arătat că mixurile au fost eficiente împotriva creșterii de bacterii Gram-pozitive și Gram-negative și, într-o măsură mai mică, a drojdiilor. Combinațiile de nisină cu ulei de oregano au fost testate și în carnea tocată de oaie (Govaris, Solomakos, Pexara și Chatsopoulou, 2010).

Inhibarea Salmonellei Enteritidis

Creșterea Salmonella Enteritidis a fost inhibată după adăugarea a 500–1000 UI/g de nizină și 0,6–0,9% ulei de oregano. Muench, Maddock și Wulf (2018) au folosit lactat de sodiu, sodiu diacetat și citrat de sodiu pentru a preveni deteriorarea în invelis natural frankfurters.

Amestecuri de 55,7% lactat de sodiu cu 4% diacetat de sodiu, la o concentrație de 3%, nu au afectat negativ atributele de calitate. Alterarea nu a avut loc pe parcursul a 15 săptămâni de depozitare la 3 C.

Când activitatea antimicrobiană a lizozimului (195 μg/cm2) și combinații de nizină (260 μg/cm2) la un raport de amestec de 1:3 de nizină la lizozima au fost studiate împotriva Carnobacterium sp 845 și Brochothrix thermosphata B2, pe țesutul slab de porc, s-a determinat reducerea creșterii timp de 20 zile (Nattress, Yost și Baker, 2001).

În cele din urmă, Kanatt, Ramesh și Sharma (2008) au studiat eficacitatea combinațiilor de chitosan și mentă în produsele din carne. Ei au raportat atât reacții antimicrobiene, cât și activități antioxidante ale combinației. Proprietățile antioxidante au fost atribuite extractului de mentă, în timp ce activitățile antimicrobiene au fost atribuit chitosanului.

Amestecurile chitosan-mentă (0,05%) au inhibat creșterea de S. typhimurium, Pseudomonas, E. coli, B. cereus și S. aureus în timpul depozitării la 0–3 C, timp de 28 de zile. Un test al numărului total de bacterii în salamul de porc în timpul depozitării la rece a arătat că salamul care conține acest amestec a avut în medie cu 1,5 Log CFU/g celule mai puțin, față de un lot martor, netratat.

Controlul este posibil

Aceste studii arată că utilizarea de antimicrobiene alternative sau combinațiile lor pot controla creșterea organismelor de alterare a alimentelor și agenții patogeni alimentari din carne și produsele din carne. Evoluțiile recente în controlul creșterii microorganismelor în alte produse prin utilizarea sistemelor de livrare pentru antimicrobiene ar trebui luate în considerare cont (Gaysinksy,  2004a,b).

Studiile au demonstrat că problemele de incompatibilităţi ale antimicrobienelor cu proprietăți ale matricei alimentare pot fi depășite de furnizarea de antimicrobiene naturale în sisteme nano- și microscalare, cum ar fi emulsiile, lipozomii, microemulsiile, particole hidrogel și altele.

Studiile viitoare ar putea dori astfel să se concentreze asupra determinării aplicabilitatii unor astfel de sisteme la carne și produse din carne, cu obiectivul exprimat de a înlocui sau a reduce nitritul.

Enzimele și modificarea texturii

Pot fi enzimele noi, provenite din surse microbiene, vegetale și animale, folosite pentru a modifica textura cărnii și a produselor din carne? Cercetătorii răspund afirmativ. În principiu, enzimele pot fi utilizate în două moduri diferite, pentru a modifica structura cărnii și a produselor din carne.

În primul rând, enzimele pot cataliza descompunerea legăturii covalente în proteine, generând astfel o peptidă mai mică și fragmente sau aminoacizi. Această defalcare a structurii poate crește frăgezimea cărnii.

În al doilea rând, enzimele pot promova formarea de noi legături covalente între proteinele din carne. În gelurile de carne, enzimele pot spori fermitatea și capacitatea de reținere a apei a gelurilor.

Cu alte cuvinte, aceste ingrediente pot genera soluții pozitive la înlocuirea nitriților din produsele din carne, oferind astfel procesatorilor posibilitatea de a le eticheta drept ”clean label”.