Carnea și produsele din carne sunt surse excelente de nutrienți pentru oameni. Cu toate acestea, ele oferă și un mediu favorabil creșterii microbiene. Pentru a preveni contaminarea microbiologică a alimentelor, conservanții sintetici, inclusiv nitriți, nitrați și sorbați, au fost utilizați pe scară largă în industria alimentară datorită costului redus și a activității antibacteriene puternice. Un astfel de studiu este și ”Application of Natural Preservatives for Meat and Meat Products against Food-Borne Pathogens and Spoilage Bacteria” care i-a avut ca autori pe Oscar Lopez-Campos, Nuria Prieto Benavides și Jose Manuel Lorenzo Rodriguez, de la Universitatea din Barcelona, și din care vă prezentăm cele mai importante extrase.

Preocupări legate de sănătate

Utilizarea conservanților chimici sintetici este recent luată în considerare de clienți din cauza preocupărilor legate de problemele negative de sănătate. Prin urmare, cererea de substanțe naturale drept conservanți alimentari a crescut odată cu utilizarea produselor derivate din plante și animale și a metaboliților microbieni.

Acești conservanți naturali inhibă creșterea microorganismelor de alterare sau a agenților patogeni din alimente prin creșterea permeabilității membranelor celulare microbiene, întreruperea sintezei proteinelor și metabolismul celular. Conservanții naturali pot prelungi perioada de valabilitate și pot inhiba creșterea microorganismelor.

Cu toate acestea, ele pot influența și proprietățile senzoriale ale alimentelor, inclusiv aroma, gustul, culoarea, textura și acceptabilitatea alimentelor. Pentru a crește aplicabilitatea conservanților naturali, au fost explorate o serie de strategii, inclusiv combinații de conservanți diferiți sau metode de conservare a alimentelor, cum ar fi sistemele active de ambalare și încapsularea.

600 de milioane de bolnavi!

Agenții patogeni din alimente, inclusiv Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli patogen, Clostridium perfringens, Campylobacter spp. și Vibrio spp., cauzează un număr mare de boli, cu daune substanțiale sănătății umane și economiei.

Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), alimentele contaminate cu agenți patogeni, substanțe chimice și alergeni de origine alimentară duc la 600 de milioane de cazuri de boli de origine alimentară și aproximativ patru sute de mii de decese în întreaga lume în fiecare an. În plus, cincizeci și șase de milioane de oameni mor. în fiecare an și aproximativ 7,7% dintre oameni din întreaga lume suferă de boli alimentare.

Carnea și produsele din carne sunt surse esențiale de nutrienți pentru oameni datorită conținutului lor excelent de proteine, aminoacizi esențiali, grupe de vitamine B și minerale. Cu toate acestea, carnea și produsele din carne oferă, de asemenea, un mediu adecvat pentru microorganismele de alterare sau agenții patogeni din alimente datorită activității lor ridicate a apei și a factorilor nutritivi.

O amenințare sporită

Industria alimentară a avansat la nivel mondial, rezultând o amenințare sporită de contaminare a alimentelor cu microorganisme patogene, reziduuri chimice, aditivi alimentari nocivi și toxine. Înmulțirea microorganismelor deteriorate și patogene ar trebui controlată pentru a asigura siguranța alimentelor.

În consecință, tehnicile de conservare a alimentelor pentru protejarea alimentelor de bacteriile patogene și extinderea termenului de valabilitate includ metode chimice, cum ar fi utilizarea conservanților; metode fizice, cum ar fi tratamentul termic, uscarea, congelarea și ambalarea, dar și metode biologice care utilizează microorganisme care au un efect antagonist asupra bacteriilor patogene și produc bacteriocine. Printre acestea, adăugarea de conservanți alimentari care inhibă creșterea microorganismelor este o tehnică de protecție a alimentelor larg utilizată.

Fiecare țară are reglementări diferite pentru conservanții alimentari. Conservanții sintetici au avantajul pentru prelucrarea cărnii datorită costului scăzut, efectului antibacterian garantat sau activității de extindere a perioadei de valabilitate și efect redus asupra gustului, aromei, culorii și texturii.

Cu toate acestea, conservanții sintetici tind să fie mai puțin preferați de consumatorii de alimente din cauza unei serii de probleme de sănătate cu privire la efectele lor secundare. Acidul sorbic, acidul benzoic și sărurile lor au fost raportate că promovează compuși mutageni și cancerigeni. Nitriții și nitrații, utilizați ca agenți de conservare și coloranți în carne, au fost asociați cu leucemia, cancerul de colon, cancerul vezicii urinare și altele.

Alternative la conservanții sintetici

Conservanții naturali și-au demonstrat potențialul de a oferi o activitate antimicrobiană eficientă, reducând în același timp efectele negative asupra sănătății. Carnea și produsele din carne care conțin aditivi sintetici reprezintă o preocupare majoră pentru sănătatea umană.

Prin urmare, producătorii de carne și cercetătorii au început să ia în considerare utilizarea conservanților naturali, mai degrabă decât sintetici. În mod reprezentativ, tendințele alimentare cu etichetă curată, inclusiv carne și produse din carne, au început în Marea Britanie în anii 1990 și au avut o sursă importantă de marketing alimentar. Include prietenos cu consumatorul caracteristici, cum ar fi fără aditivi sintetici, procesare minimă, o listă scurtă de ingrediente alimentare și procedura metodelor tradiționale.

În special, piața materialelor alimentare cu etichetă curată, inclusiv conservanții naturali, ar putea avea o valoare de 47,50 miliarde de dolari până în 2023, în principal din cauza cererilor tot mai mari ale consumatorilor pentru produse naturale. În unele țări, conservanții naturali precum nisină, natamicină, ε-polizină și extract de semințe de grepfrut sunt înregistrați, dar nu sunt aprobați pentru produsele din carne sau concentrația lor nu este specificată.

Înlocuirea conservanților sintetici cu conservanți naturali are efecte pozitive majore și este acceptată de clienți. Cu toate acestea, producătorii de alimente se confruntă și cu provocări, inclusiv o scădere a competitivității prețurilor din cauza prețului relativ ridicat al conservanților naturali și o scădere a efectului antibacterian din cauza ingredientelor alimentare, cum ar fi carbohidrații, proteinele și lipidele.

În cazul substanțelor derivate din plante, standardizarea este problematică din cauza influenței țării de origine, a solului și a sezonului de recoltare. Mai mult, s-a efectuat evaluarea toxicității sau identificarea compușilor exacti pentru mai mulți compuși derivați din plante conținuți în extracte și uleiuri esențiale.

Pentru a rezolva aceste probleme, au fost efectuate diverse studii pentru optimizarea procesului de extracție, combinarea altor substanțe antimicrobiene, aplicarea ambalajelor active și încapsularea substanțelor antibacteriene pentru a îmbunătăți utilizarea lor.

Uleiurile esențiale

Conservanții naturali sunt fabricați într-o varietate de formulări, inclusiv pulbere formată prin metode de uscare și forme lichide, cum ar fi uleiurile esențiale. Conservanții naturali sunt adăugați direct în produsele din carne și prelungesc perioada de valabilitate prin inhibarea creșterii bacteriene. În plus, este posibilă creșterea efectului antibacterian al conservanților naturali printr-o combinație de alte metode de procesare a alimentelor.

În cazul conservanților naturali derivați din plante, este necesar să se ia în considerare forma aplicată alimentelor. Ele sunt de obicei preparate sub formă de extracte folosind solvenți organici, apă și uleiuri esențiale. Extractele de plante obtinute din rozmarin, castan, salvie, merisoare, oregano, samburi de struguri si altele au fost folosite ca conservanti pentru carne.

Au fost efectuate multe studii pentru a aplica substanțe derivate din plante la produsele din carne sub formă de ulei esențial deoarece efectul antibacterian al tipului de ulei esențial este mai bun decât cel al tipului de extract. Cu toate acestea, este dificil să se aplice cantități mari de ulei esențial pe alimente din cauza proprietăților sale organoleptice distincte.

Evoluțiile recente au încercat să rezolve această problemă prin aplicarea uleiurilor esențiale cu alte substanțe antibacteriene. Avantajul acestei aplicații este că reduce cantitățile de uleiuri esențiale cu aromă puternică și crește efectele antioxidante și antibacteriene prin efecte sinergice.

Din punct de vedere industrial, dacă conservanții sintetici nu pot fi înlocuiți complet cu conservanți naturali, din cauza unor probleme industriale, precum creșterea costurilor economice sau complexitatea procesului de fabricație a produsului, aceștia ar putea fi înlocuiți treptat prin alcătuirea unei formulări mixte de conservanți sintetici și conservanți naturali.

Tratamentul cărnii prin iradiere

Tratamentul cu iradierea gamma și procesarea la presiune înaltă (HPP) sunt metode fizice de procesare a alimentelor care pot crește și mai mult eficacitatea antibacteriană a conservanților naturali. Spre deosebire de procesarea termică a alimentelor, aceste două tehnici de procesare a alimentelor ar putea fi utilizate pentru pasteurizarea cărnii crude, deoarece are un efect minor asupra compoziției alimentelor.

În 1997, OMS, Organizația pentru Alimentație și Agricultură (FAO) și Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA) au concluzionat că alimentele procesate în doze adecvate de iradiere sunt suficiente din punct de vedere nutrițional și sigure pentru a fi consumate. În prezent, iradierea este permisă pentru conservarea alimentelor în mai mult de șaizeci de țări.

Abordări recente în iradierea alimentelor au implicat utilizarea tratamentelor combinate cu conservanți naturali pentru a reduce dozele de iradiere. În studiile anterioare, iradierea gamma a dozelor medii (2-6 kGy) cu compuși naturali și ambalaj activ a fost aplicată pentru a prelungi perioada de valabilitate a cărnii și a produselor din carne.

HPP este, de asemenea, o tehnică non-termică pentru conservarea alimentelor care inhibă creșterea microorganismelor și menține proprietățile naturale ale alimentelor. În general, HPP se realizează la presiuni mari (100–800 MPa) la temperatură blândă sau încălzire slabă.

Studiile anterioare au raportat capacitatea potențială de a combina HPP și conservanții naturali, inclusiv uleiul esențial și peptidele antibacteriene, în atenuarea atât a condițiilor de procesare. de HPP și concentrația de conservanți naturali menținând în același timp efectele antibacteriene.

Încapsularea

Încapsularea este una dintre abordările eficiente pentru extinderea aplicabilității conservanților naturali la alimente. Încapsularea a fost efectuată cu materiale GRAS (în general recunoscute ca sigure) cum ar fi alginat, chitosan, amidon, dextrină și proteine, utilizând diverse tehnici, inclusiv uscare prin pulverizare, extrudare, liofilizare, coacervare și emulsionare.

Aplicarea conservanților naturali la carne este limitată datorită caracteristicilor lor, cum ar fi solubilitatea și biodisponibilitatea scăzute, eliberarea rapidă și degradarea ușoară. În plus, condițiile de mediu, cum ar fi pH-ul, temperatura și timpul de depozitare, expunerea la oxigen și la lumină ar putea influența eficacitatea conservanților naturali.

Prin încapsulare, conservanții naturali, în special compușii hidrofobi (de exemplu, uleiul esențial), ar putea îmbunătăți stabilitatea acestuia și ar putea extinde versatilitatea procesării alimentelor, menținând în același timp efectul antibacterian.

Ambalajul activ

Ambalajul activ este o tehnologie inovatoare de ambalare care permite o interacțiune cu produsul și mediul său pentru a prelungi durata de valabilitate și pentru a asigura siguranța microbiană a acestuia, păstrând în același timp proprietățile originale ale alimentelor ambalate.

Conform Ghidului Uniunii Europene la Regulamentul Comisiei (EUGCR), ambalajul activ este un tip de ambalaj alimentar cu o funcție suplimentară benefică, oferind în același timp o barieră de protecție împotriva influenței externe.

În industria cărnii, ambalajul activ antimicrobian ar putea fi aplicat în mai multe metode, care sunt încorporarea de conservanți naturali într-un plic în interiorul ambalajului, compoziția filmului de ambalare cu conservanți naturali, ambalaj acoperit cu conservanți naturali pe suprafața alimentelor și utilizarea de polimeri antimicrobieni ca materiale de ambalare.

Bioconservarea

În aplicarea conservanților naturali derivați de microorganisme, cunoscuți sub denumirea de bioconservare, în care microorganismele utile sau substanțele lor antibacteriene au efecte antagoniste asupra microorganismelor patogene sau de alterare, se folosește și o metodă de conservare a cărnii în centrul atenției.

Această metodă este implicată în principal în bacteriile lactice, Lactobacillus spp., Leuconostoc spp., Pediococcus spp. și Lactococcus spp., care au statut GRAS, participă pe scară largă la procesele de fermentație și produc diferiți metaboliți antibacterieni, cum ar fi acizi organici, hidrogen. peroxid și bacteriocine.

În ceea ce privește aplicarea produselor din carne, metodele de bio-conservare au inclus inocularea directă cu bacterii lactice, care are un efect inhibitor asupra deteriorării sau bacteriilor patogene, includerea tulpinilor bacteriene producătoare de substanțe antimicrobiene în starterul de fermentație și tratamentul cu bacteriocine purificate.

Conservanți naturali din plante

Efectul antibacterian al conservanților naturali derivați din plante este strâns legat de polifenoli, fenolici și flavonoide. Polifenolii derivați din plante au diferite clasificări și structuri, după cum urmează:

acizi fenolici (acid cafeic, acid rosmarinic, acid galic, acid elagic, acid cinamic), flavone (luteolină, apigenină, crisoeriol), flavanoli (catechină, epicatechină, epigalocatechin, galocatechin), și derivații lor de galat), flavanone (hesperidină, hesperetin, heridictyol, naringenin), flavonoli (quercetin, kaempferol, miricetin), izoflavone (geinstein, daidzin, formononetin), cumarine (cumarină, warfarină, 7-hidroxicourmarin), antocianine (pelagonidine) , delfinidină, cianidină, malvidină), chinone (naftochinone, hipericină), alcaloizi (cofeină, berberină, harmană) și terpenoizi (mentol, timol, licopen, capsaicină, linalol).

Polifenolii au fost recunoscuți pentru proprietățile lor antimicrobiene eficiente. Deși mecanismul antimicrobian nu a fost încă clar elucidat, studiile anterioare au raportat următoarele:

(1) molecule care perturbă membrana celulară, cum ar fi gruparea hidroxi (OH-), care induce scurgerea componentelor intracelulare, inactivarea enzimelor metabolice și stingerea structurii adenozin trifosfat (ATP);

(2) modificarea directă a pH-ului în mediu prin îmbunătățirea concentrației de protoni, reducerea pH-ului intracelular prin separarea moleculelor de acid și modificarea permeabilității membranei bacteriene;

(3) un acid organic din extractele de plante poate influența oxidarea nicotinamidei adenin dinucleotid (NADH), eliminând astfel agentul reducător utilizat în sistemul de transport de electroni.