Naturalne stabilizatory żywności

Substancje dodatkowe w żywności

• Nie spożywane odrębnie jako żywność

• Nie będące typowymi składnikami żywności

• Celowe użycie technologiczne w procesie produkcji, przetwarzania, przygotowania, pakowania, transportu, przechowania, powoduje określone rezultaty (np. przedłużenie trwałości, zapobieganie niekorzystnym zmianom barwy, smaku, zapachu, konsystencji itp.)

Dozwolone dodatkowe substancje mogą być stosowane tylko wtedy gdy:

• Ich użycie jest technologicznie uzasadnione

• Nie stwarzają zagrożenia dla zdrowia i życia człowieka

• Nie mogą zastępować przewidzianych w procesie technologicznym etapów produkcyjnych

• Nie mogą być stosowane w celu wprowadzenia konsumenta w błąd co do jakości produktu

Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 23.04.2004r. W sprawie dozwolonych substancji dodatkowych lub substancji pomagających w przetwarzaniu (D.U. 2004r. Nr 94, poz.933) zawiera:

• Wykaz substancji dodatkowych według numerycznego systemu oznaczeń Unii Europejskiej ( symbol E i numer liczbowy)

• Maksymalne dopuszczalne ilości

• Środki spożywcze do których mogą być stosowane

Żywność dla niemowląt i dzieci nie może być przetwarzana, nie może zawierać konserwantów i stabilizatorów.

Dopuszczalne do stosowania substancje dodatkowe zostały dokładnie sprawdzone pod kątem oceny ich bezpieczeństwa:

• Toksyczności

• Dopuszczalnego dziennego pobrania (ADI)

• Wywoływania alergii, nadwrażliwości oraz nietolerancji

• Powodowania różnych schorzeń

ADI - ilość substancji wyrażona w mg na kg wagi ciała, która według obecnego stanu wiedzy może być codziennie spożywana bez szkody dla zdrowia

Kategorie substancji dodatkowych, do których można zaliczyć ekstrakty roślinne:

• Barwniki - naturalne, identyczne z naturalnymi, organiczne syntetyczne, nieorganiczne. Nadają barwę, poprawiają lub wzmacniają istniejącą.

• Aromaty - naturalne, identyczne z naturalnymi, syntetyczne. Nadają zapach lub/i smak.

• Substancje konserwujące - przedłużają trwałość, poprzez zabezpieczenie przed rozkładem, spowodowanym przez drobnoustroje.

• Przeciw utleniacze - przedłużają trwałość poprzez zabezpieczenie przed rozkładem spowodowanym utlenianiem.

Olejki eteryczne:

• Wieloskładnikowe mieszaniny wtórnych metabolitów roślin

• Zawierają od kilkudziesięciu do kilkuset związków, głównie mono- i sekwiterpenowe węglowodory i ich tlenowe pochodne

• Wykorzystywane z przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym oraz spożywczym

• W produkcji żywności:

• Naturalne konserwanty

• Poprawa walorów smakowych

• Poprawa walorów zapachowych

Przeciwdrobnoustrojowe działanie olejków eterycznych:

• Zależy od rodzaju rośliny, gatunku, chemotypu, części rośliny, warunków klimatycznych (skład chemiczny olejku)

• Rodzaju nośnika olejku (rozpuszczalnik)

• Rodzaju matrycy żywności

• Aktywności wodnej środowiska

• Temperatury

• Czasu działania

Aktywność składników olejków

fenole > aldehydy > ketony > alkohole > estry/etery > węglowodory

Fenole:

• Tymol i karwakrol - olejek tymiankowy, cząbrowy i oregano

• Eugenol - olejek goździkowy

Aldehydy:

• Aldehyd cynamonowy - olejek cynamonowy

Alkohole:

• Terpinen-4-ol i α-terpineol - olejek drzewa herbacianego ( zastosowanie w aromaterapii i przemyśle farmaceutycznym)

• Geraniol i cytronellol - olejek geraniowy

• Mentol - olejek miętowy

Ketony:

• Tujon i kamfora - olejek szałwiowy

• Menton i karwon - olejek miętowy

Etery:

• Anetol - olejek fenkułowy

• Cyneol - olejek eukaliptusowy, rozmarynowy

Węglowodory

• Olejki cytrusowe

Ocena aktywności antydrobnoustrojowej olejków eterycznych:

• Indeks hamowania rozwoju mikroorganizmu w % wobec próby kontrolnej (bez olejku)

• MIC (Minimal Inhibitory Concentration) minimalne stężenie olejku hamujące wzrost organizmu.

• MID (Maximal Inhibitory Dilution) największe rozcieńczenie olejku hamujące wzrost organizmu.

• MBC(Minimal Bactericidal Concentration) minimalne stężenie bakteribójcze.

• MFC (Minimal Fungicidal Concentration) minimalne stężenie grzybobójcze.

• MLC (Minimal Lethal Concentration) stężenie niszczące > 99,9% inokulum.

• Przedział MIC i MLC, dwa kolejne stężenia: najwyższe, dla którego obserwowano jeszcze wzrost mikroorganizmów i najniższe, dające całkowite zahamowanie wzrostu odpowiednio w pierwszej (dla MIC) i/lub drugiej (dla MLC) fazie inkubacji.

• System ocen w skali:

• Od 0 ( MIC>1% ) do 5 (MIC<0,01%)

• Od 1 (MIC>1:500) do 10 (MIC<1:5000)

Czynniki wpływające na wynik badania aktywności antydrobnoustrojowej olejków eterycznych:

• Dobór testowych szczepów mikroorganizmów.

• Fazy hodowli mikroorganizmów.

• Wielkości inokulum

• Rozpuszczalniki lub zawieszalniki olejku eterycznego

• Warunki hodowli: dostęp tlenu, temperatura

Im większe inokulum, tym odpowiedź mikroorganizmów na olejek jest słabsza.

Metody badania aktywności antydrobnoustrojowej olejków eterycznych

• Metoda dyfuzyjna agarowa

• Krążkowa (auksonograficzna)

• Studzienkowa

• Metoda rozcieńczeń

Pomiar wielkości strefy zahamowania wzrostu drobnoustrojów:

• [mm]

• 0, +, ++, +++

Niekonwencjonalne metody badania aktywności antydrobnoustrojowej olejków eterycznych:

• metoda badania mikroatmosfery:

• odmiana metody dyfuzyjnej agarowej (krążkowej)

• dla olejków przeznaczonych do dezynfekcji powietrza

• krążki bibułowe mocowane do wieczka płytki

• wynik jako średnica strefy zahamowania lub MIQ (Minimal Inhibitory Quentity) ilość olejku wywołująca całkowite zahamowanie wzrostu drobnoustrojów.

• Bioautografia:

• Szeroko stosowana w badaniach ekstraktów roślinnych

• Chromatograficzny rozkład składników ekstraktu

• Nanoszenie zawiesiny drobnoustrojów w pożywce na plamy rozdzielonych substancji

• Ocena wzrostu drobnoustrojów (+ lub -)

• Turbidymetria:

• Odmiana metody rozcieńczeń

• Pomiar zmętnienia hodowli drobnoustrojów (OD - Optical Dentsity)

• Małe objętości hodowli (mikropłytki typu ELISA, Petra - Plastic itp.)

• Badanie dużej liczby prób (96-100 celek na 1 płytce)

• Automatyzacja odczytu i zapisu wyników

• Imedymetria:

• Odmiana metody rozcieńczeń

• Pomiar impedencji (oporność), kapacytancji (objętość) lub konduktancji (przewodność)

• Małe objętości hodowli (1-2 ml)

• Badanie dużej ilości prób (jednorazowo od 84 do 512 testów)

• Szczelne zamknięcie płytki (zapobiega odparowaniu olejku)

• Określenie stopnia inhibicji populacji w CFU/ml

• Automatyzacja odczytu i zapisu wyników

• Systemy in situ (naturalne)

Badanie aktywności olejku w matrycy:

• Produkty spożywcze

• Kosmetyki

• Badania kliniczne (lekowe)

• Badania na zwierzętach

• Badania na insektach

Jest to metoda kosztowna i pracochłonna. Wcześniej wymienione metody są metodami in vitro

Mechanizm drobnoustrojowego działania olejków eterycznych:

• Upośledzenie transportu błonowego

• Inhibicja enzymów oddechowych

• Inhibicja fosforylacji ADP

• Denaturacja protein

• Niszczenie lipopolisacharydów ściany komórkowej

• Inhibicja syntezy kwasów nukleinowych DNA, RNA

Działanie podobne do antybiotyków.

Ogólna liczba drobnoustrojów w przyprawach:

TVC - 10⁴ - 10⁹ CFU/g - realne zanieczyszczenie

→10⁶ CFU/g - standardowo

Jeżeli zanieczyszczenie jest < 10⁴ CFU/g to jakość produktu jest dobra.

Jeżeli zanieczyszczenia są 10⁴ - 10⁶ CFU/g to jakość produktu jest gorsza.

Coliformy <10⁴ CFU/g (Miano Coli- akceptowalne)

Drożdże , pleśnie <10⁴ CFU/g

Salmonella sp.

Listeria sp nieobecne w 25g. Norma rośnie 125g

Nieobecne w 50g 250g

Aktywność olejków eterycznych - MIC

• Bacillus sp

• Miętowy 1,66 μl/ml

• Cynamonowy, goździkowy 200 ppm

• Bazyliowy 600 ppm

• Jałowcowy 1,3 - 9 mg/ml

• Oregano, majerankowy 0,4 ppm

Metoda dyfuzyjna:

• Tymiankowy

• Pieprzowy

• Szałwiowy

• Cząbrowy

• Clostridium botulinum:

• Goździkowy, tymiankowy 100 ppm

• Oregano, cynamonowy 100 ppm

• Enterococcus faecalis

• Cynamonowy , gożdzikowy 1400ppm

• Oreganowy 2000 - 4000 μg/ml

• Tymiankowy 2000 μg/ml

Metoda dyfuzyjna - goździkowy

• Escherichia coli

• Drzewa herbacianego 0,25%

• Jałowcowy 1,3 - 9 mg/ml

• Oreganow 250 - 1000 μg/ml

• Tymiankowy 2000 μg/ml

Metoda dyfuzyjna:

• Goździkowy

• Kolendrowy

• Majerankowy

• Szałwiowy

• Pseudomonas Aeruginosa

• Jałowcowy > 1,6 mg/ml

• Oreganowy 4000 μg/ml

• Tymiankowy 4000 μg/ml

Metoda dyfuzyjna:

• Goździkowy

• Cynamonowy

• Pseudomonas fluorescens

• Cynamonowy, goździkowy 1000 ppm

• Oreganowy, majerankowy 0,8 ppm

• Salmonella Typhimurium

• Miętowy 0,8 μg/ml

• Eukaliptusowy 1,66 μl/ml

Metoda dyfuzyjna:

• Szałwiowy

• Cząbrowy

• Tymiankowy

• Staphylococcus aureus

• Drzewa herbacianego 2%

• Kardamonowy 1600 μg/ml

• Lemongrasowy 0,3 μl/ml

• Eukaliptusowy 0,41 μl/ml

• Miętowy 1,66 μl/ml

• Jałowcowy 0,9 - 3,6 mg/ml

• Eukaliptusowy 0,4%

• Oreganowy 500 μg/ml

• Tymiankowy 4000 μg/ml

Metoda dyfuzyjna:

• Pieprzowy, goździkowy

• Mycobacterium smagmatis

• Oreganowy 500 μg/ml

• Tymiankowy 500 μg/ml

• Vibrio cholerae

• Lemongrasowy 0,3 μl/ml (trawy cytrynowej)

• Eukaliptusowy 0,41 μl/ml

• Miętowy 1,66 μl/ml

Metoda dyfuzyjna:

• Pieprzowa

• Oregano

• Aspergillus Flavus

• Goździkowy, cynamonowy 250 μg/ml

• 40% zahamowanie wzrostu

• 70% zahamowanie produkcji aflatoksyny b1

• Marchwiowy 2000ppm

• Aldehyd cynamonowy 200 ppm

• Aspergillus Fumigatus

• Marchwiowy 2000 ppm

Metoda dyfuzyjna:

• Pieprzowy, lemongrasowy, miętowy

• Candida Albicans - drożdże ( atakuje układ rozrodczy)

• Jałowcowy 3,4 - 9 μg/ml

• Eukaliptusowy 0,4 %

Metoda dyfuzyjna:

• Rozmarynowy

• Goździkowy

• Kolendrowy

• Cynamonowy

• Majerankowy

Praktyczne zastosowanie olejków:

• Olejek tymiankowy - silne działanie bakteriobójcze i grzybobójcze

• Olejki bazyliowy, cynamonowy, lemongrasowy - zastępują syntetyczne fungilydry

• Olejek goździkowy - aktywność porównywalna ze szpitalnymi środkami dezynfekcyjnymi

• Olejki sosnowy i oregano - działanie konserwujące produkty spożywcze podobnie jak kwas sorbowy

---