Н; v; суровини топлина; zl; сес тарт; с; т; технол; gi; i Библиотека за цифрови учебници
В системата на процесите на консервиране на храните химическото консервиране може да бъде класифицирано като химичен процес.
Процесът се характеризира с добавяне към храната на повече или по-малко химически добре дефинирани вещества, които инхибират растежа на микробите или причиняват тяхното унищожаване. Тези вещества се наричат консерванти.
Терминът консервант може да се тълкува като по-тесен или по-широк термин. Основният отличителен критерий е използваната концентрация. Консерванти, различни от храни (напр. NaCl, оцетна киселина), използвани над 0,5-1,0% (тегловни проценти или тегловно съотношение), са включени само в по-широкия смисъл на консервантите.
В по-тесен смисъл консервантите са тези химикали, които са предимно чужди на храната и имат консервиращ ефект под 0,5%.
1.5.1. Кратък исторически преглед на темата
Най-старите химически процеси на консервиране са осоляването и пушенето. В древността оцетът, маслото, медът и според някои предположения виното също са били използвани за стабилизиране на виното в древен Рим. Букели от XIII. За първи път се използва през 16 век за консервиране на месо.
Консерванти в по-тесен смисъл (сярна киселина, борна киселина, сорбинова киселина, мравчена киселина, салицилова киселина, бензоена киселина) се използват едва през 19 век. Изолиран е през 16-ти век и именно тогава те научават за техните химични свойства.
За употребата на консерванти на производни на бензоена киселина, пропионова киселина и сорбинова киселина, само приложение XX се проведе през 16 век.
1.5.2. Здравни аспекти
През XIX. век, когато са открити много антисептични вещества, подходящи за медицински цели, тези вещества също са изпробвани безразборно в хранителната индустрия. Те не мислеха за здравословни аспекти, токсикологичните проучвания бяха неизвестни.
Днес физиологичната безопасност на консервант е най-важното условие за приложимостта на хранителната промишленост.
Най-важните токсикологични изследвания са:
а) остра токсичност (LD50 стойност),
б) субхронична токсичност (90-дневен експеримент за хранене),
в) хронична токсичност (дългосрочен експеримент за хранене),
г) канцерогенност (дългосрочен експеримент за хранене с няколко животински видове),
д) мутагенност (in vivo изследване на гамети на бозайници),
е) тератогенен ефект (изследване за токсичност на ембриони, яйцеклетки, експеримент за хранене с бременни животни),
ж) физиологичен ефект (ефект на консерванта върху човешкия метаболизъм),
з) дневна непокътната доза (ADI, 1/100 от най-високата нетоксична доза въз основа на експерименти с животни).
Основни изисквания към консервантите:
• не е вредно за здравето въз основа на горните токсикологични проучвания,
• количественото и качествено отчитане е лесно за изпълнение,
• няма токсични продукти на разлагане,
• не образува токсични вещества с хранителни съставки.
1.5.3. Наредби за хранителната индустрия, съответни стандарти
Изискванията на законодателството в областта на храните за консервантите се съдържат или в отделни разпоредби, или са част от Регламента за хранителните добавки, или могат да бъдат включени в отделните разпоредби за храните.
Сярната киселина, сорбиновата киселина и бензоената киселина са разрешени от хранителните закони на повечето европейски страни, Япония, Канада, САЩ и Австралия, за да запазят голямо разнообразие от храни, пропионова киселина и р-хидроксибензоена киселина в някои храни (66) .
Международен стандарт е, че бебешките храни, основни храни, храни с особено високо качество или диетични храни не трябва да съдържат консерванти.
1.5.4. Механизъм на действие на консервантите
Всеки консервант, при обичайната концентрация, има ефект върху микробите, съответно след няколко дни или седмици. Това е основна разлика между дезинфектантите и консервантите, тъй като първите са ефективни за много по-кратко време.
Времето на микробното унищожаване се описва чрез връзки със същата форма като разрушаването чрез топлина.
Съществува експоненциална връзка между концентрацията на консерванта и времето на смъртта на микробната популация, присъстваща в храната:
където: τ (min) - времето на разпадане, константа „a“, c е концентрацията, n е безразмерният показател. Разбира се, стойността на константата „а“ и степента n зависи силно от естеството на консервираната храна (виж точка 1.5.5) и микрофлората, както и от температурата, при която се използва консервантът. Ако стойността на n експонента е висока, ефективността на съединението бързо намалява с разреждане, докато при малка стойност на n, разреждането се променя само леко. Ако n = 1, половината от два пъти по-концентриран химикал действа по същия начин за същия период от време.
Консервантите могат да повлияят на микробните клетки по три различни начина:
а) Те увреждат клетъчната стена, мембраните, инхибират синтеза на строителни материали на клетъчната стена.
б) Те променят ензимната активност (инхибират метаболизма, синтеза на протеини, синтеза на нуклеинова киселина).
в) Нуклеиновите киселини са повредени.
В случая на разрешени хранителни консерванти, най-често това е инхибирането на ензимите. За това обаче молекулата на консерванта трябва да влезе в клетъчната мембрана през клетъчната мембрана. Проникването на консервантни молекули през клетъчната стена се влияе значително от разтворимостта на съединението в мазнини. Липофилната природа насърчава проникването през клетъчната мембрана.
1.5.5. Фактори, влияещи върху ефективността на консервантите
Ефект на рН
Консервантите, които частично се дисоциират в разтвор, могат да действат по два начина:
• чрез влизане на свободни йони H в разтвора,
• в недисоциирана форма, тъй като само недисоциираната молекула е в състояние да проникне в клетъчната стена поради своята липофилна природа.
С увеличаване на рН делът на недисоциираните консервантни молекули намалява, така че тези консерванти са неефективни в диапазона на рН от 6 до 7.