انواع نگهدارنده‌های مواد غذایی

دور ریختن مواد غذایی یکی از بزرگ‌ترین نگرانی‌ها در صنایع غذایی است. متاسفانه سالانه حدود یک سوم مواد غذایی تولید شده، حدودا 1.3 میلیارد تن، دور ریخته می‌شود و نزدیک 940 میلیارد دلار به اقتصاد و صنایع غذایی خسارت وارد می‌شود. فساد مواد غذایی یکی از مهمترین دلایل دور ریختن مواد غذایی است که با استفاده از نگهدارنده‌های مواد غذایی، این مشکل نیز حل می‌شود. نگهدارنده‌های مواد غذایی، مواد شیمیایی هستند که برای نگهداری طولانی مدت مواد غذایی به آن اضافه می‌شوند که وظیفه جلوگیری از فساد، بهبود ظاهر و یا حفظ کیفیت مواد غذایی را بر عهده دارند. هدف کلی این است که از رشد میکروب، کپک و… و در نتیجه فساد غذا در طی مسیر حمل و نقل جلوگیری شود.در دسته‌بندی نگهدارنده‌های طبیعی غذا نمک، شکر، الکل، سرکه و غیره در این دسته قرار می‌گیرند. نگهدارنده‌های شیمیایی مواد غذایی نیز برای مدتی مورد استفاده قرار گرفته شده است. آن‌ها به نظر بهترین و موثرترین برای عمر طولانی‌تر هستند. در ادامه به بررسی نگهدارنده‌های مواد غذایی می‌پردازیم.

انواع مواد نگهدارنده غذایی

از رایج‌ترین نگهدارنده‌های مواد غذایی می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود که در ادامه توضیحات کامل در مورد هریک از آن‌ها آورده شده است.

• اسید اسکوربیک
• اسید لاکتیک
• اسید سیتریک
• اسید اسکوربیک
• استیک اسید خشک
• اسید بنزوئیک
• پتاسیم سوربات
• کلسیم سوربات
• کلسیم بنزوات
• سدیم نیتریت
• پتاسیم نیتریت
• پتاسیم استات
• کلسیم پروپیونات
• ناتامایسین
• سدیم متابی‌سولفیت
• سدیم بنزوات
• نمک سدیم پروپیل 4-هیدروکسی بنزوات
• پروپیل 4-هیدروکسی بنزوات

اسید سوربیک

اسید سوربیک (Sorbic acid) با نام تجاری E200 متداول‌ترین نگهدارنده‌ی طبیعی مواد غذایی در جهان و نوع آن آنتی میکروبیال است. در آب بسته به دما و pH حلالیتش متفاوت است اما به طور کلی به مقدار کم حل می‌شود. در روغن سبزیجات، محلول ساکاروز، محلول کلریدسدیم، پروپیلن گلیکول و استیک اسید منجمد به مقادیر کم محلول است اما در اتانول و استیک اسید منجمد بیشتر حل می‌شود. در مهار رشد کپک، که می‌تواند غذا را خراب کرده و بیماری‌های کشنده را گسترش دهد بسیار موثر است. اسید اسکوربیک اغلب به آبمیوه‌ها، غلات، آبنبات‌های با طعم میوه، میوه‌های خشک، گوشت‌های پخته شده و میوه‌های یخ‌زده برای تقویت یا افزودن طعم مرکبات اضافه می‌شود. اسید اسکوربیک همچنین به عنوان یک نگهدارنده برای جلوگیری از فساد مواد غذایی مانند نان، مرباها و ژله‌ها عمل می‌کند.

اسید لاکتیک

اسید لاکتیک (Lactic acid) با نام تجاری E270 یک نگهدارنده طبیعی است و باکتری‌ها قند را برای استخراج انرژی تجزیه کرده و اسید لاکتیک را به عنوان محصول جانبی تولید می‌کنند. اسید لاکتیک به تنظیم سطح pH کمک می‌کند و از رشد میکروارگانیسم‌ها جلوگیری و عمر مفید را افزایش می‌دهد.در آب به صورت جزیی حل می‌شود، اما در اتانول محلول است. بیشترین آنتی‌بیوتیک مورد استفاده اسید لاکتیک است. نگهدارنده‌های ضد میکروبی رایجی مانند نیترات و نیتریت نیز  وجود دارند. مکانیزم دقیق این ترکیبات شیمیایی از مهار رشد باکتری‌ها تا مهار آنزیم‌های خاص محسوب می‌شود.

اسید سیتریک

اسید سیتریک (Citric acid) اغلب به مواد غذایی و نوشیدنی‌های بسته‌بندی شده اضافه می‌شود. این به تازه نگه‌داشتن غذاهای کنسرو شده و شیشه‌ای در مدت زمان طولانی کمک می‌کند. اسید سیتریک با هدف قرار دادن آنزیم‌هایی مانند منو و پلی‌‌فنول اکسید از می‌تواند از قهوه‌ای شدن برخی از انواع محصولات تازه برش خورده مانند سیب‌های ورقه شده جلوگیری کند. این اسید همچنین می‌تواند به غلیظ شدن غذاها کمک کند یا به آن‌ها طعم کمی ترش بدهد.

اسید اسکوربیک

اسید اسکوربیک (Ascorbic acid) یک ترکیب آلی طبیعی با خواص آنتی اکسیدانی است. اغلب به آبمیوه‌ها، غلات، آبنبات‌های با طعم میوه، میوه‌های خشک، گوشت‌های پخته شده و میوه‌های یخ‌زده برای تقویت یا افزودن طعم مرکبات اضافه می‌شود. این اسید همچنین به عنوان یک نگهدارنده برای جلوگیری از فساد مواد غذایی مانند نان، گوشت‌های پخته شده، مرباها و ژله‌ها عمل می‌کند. ویتامین C (اسید اسکوربیک) و ویتامین E (توکوفرول) به ترتیب مواد مغذی ضروری محلول در آب و محلول در چربی هستند که در غشای سلولی و پلاسما از طریق مصرف رژیم غذایی میوه‌ها و سبزیجات وجود دارند. این ویتامین‌ها به واسطه گروه‌های هیدروکسیل آزاد خود به عنوان آنتی اکسیدان عمل می‌کنند.

استیک اسید خشک

 (Acetic acid , (glacial  نگهدارنده‌ای معمولی با فرمول مولکولی C₂H₄O₂ بوده و جزء نگهدارنده‌های معمولی بی‌ضرر محسوب می‌شود. این ماده با بازها در تضاد است.

اسید بنزوییک

(Benzoic acid) نگهدارنده‌ای ضد میکروبی و ضد باکتری با فرمول مولکولی C₇H₆O₂ بوده و جزء نگهدارنده‌های آنتی میکروبیال محسوب می‌شود و نام تجاری آن E210 می‌باشد. این ماده با چربی‌ها، نمک‌های فریک و سورفکتانت‌های آنیونی در تضاد است. در آب حلالیت کمی دارد اما با افزایش دما حلالیتش بیشتر می‌شود.

سوربات پتاسیم

سوربات پتاسیم (Potassium sorbate) با نام تجاری E202 می‌تواند از رشد قارچ‌ها، کپک‌ها، مخمرها و سایر پاتوژن‌های غذایی مضر جلوگیری کند این ماده در انواع آنتی میکروبیال تقسیم‌بندی می‌شود. حلالیت در حلال‌های مختلف متفاوت، در آب حلالیت متوسطی دارد و با افزایش دما هم حلالیتش بیشتر می‌شود؛ در پروپیلن گلیکول برعکس است و با افزایش دما حلالیت کاهش می‌یابد و در دمای پایینتر حلالیتش بیشتر است. اما در روغن سبزیجات خیلی کم حل می‌شود. این نگهدارنده طبیعی در برابر باکتری‌ها موثر نیست و باید با سایر مواد نگهدارنده مانند بنزوات سدیم ترکیب شود. به طور گسترده به عنوان نگهدارنده مواد غذایی روی پنیر، گوشت، سس کچاپ، سس مایونز و مارمالاد استفاده می‌شود.

سوربات کلسیم

(Calcium sorbate) نگهدارنده‌ای با نام تجاری E203 با فرمول مولکولی  (CH₃CH=CHCH=CHCOO)₂Caمی‌باشد. و جزء نگهدارنده‌های آنتی میکروبیال محسوب می‌شود و ماندگاری مواد غذایی را افزایش می‌دهد. این ماده با سورفکتانت‌های غیر یونی در تضاد است. در آب به طور متوسط حل می‌شود اما در روغن سبزیجات، اتانول، محلول ساکاروز، کلرید سدیم، پروپیلن گلیکول و استیک اسید منجمد به صورت جزیی حل می‌شود.

بنزوآت کلسیم

(Calcium benzoate) با نام تجاری E213 نگهدارنده‌ای ضد باکتری و ضد مخمر با فرمول C₁₄H₁₀O₄.3H₂O است و جزء نگهدارنده‌های آنتی میکروبیال محسوب می‌شود. این ماده با چربی‌ها، نمک‌های فریک و سورفکتانت‌های آنیونی در تضاد است.

نیتریت سدیم

نیتریت سدیم (Sodium nitrite) با نام تجاری E250، ماده نگهدارنده‌ای که در برخی از گوشت‌های فرآوری شده مانند بیکن و گوشت قرمز برای جلوگیری از بوتولیسم استفاده می‌شود و می‌تواند خطر بیماری قلبی شما را افزایش دهد. خیلی خوب در آب حل می‌شود و در اتانول هم کمی حل می‌شود. تصور می‌شود که نیتریت سدیم ممکن است به رگ‌های خونی شما آسیب برساند و شریان‌های شما را بیشتر در معرض سخت شدن و باریک شدن قرار دهد و منجر به بیماری قلبی شود.

نیتریت پتاسیم

(Potassium nitrite)  با نام تجاری E249 نگهدارنده‌ای ضد میکروب، بهبود دهنده طعم و ثابت کن رنگ غذا با فرمول مولکولی KNO₂ بوده که از نگهدارنده‌های آنتی باکتریال محسوب می‌شود. در آب و الکل در هر دمایی به طور عالی حل می‌شود.

استات پتاسیم

استات پتاسیم (Potassium acetate) با نام تجاری E261 به عنوان یک نگهدارنده و تنظیم کننده اسیدیته مجاز استفاده می‌شود. در آب با افزایش دما حلالیت بالا می‌رود اما در اتانول کاملا حل می‌شود. این نمک پتاسیم اسید استیک است، یک اسید طبیعی که در بیشتر میوه‌ها وجود دارد و از تخمیر باکتریایی تولید می‌شود. استات‌ها به عنوان نگهدارنده و بافر استفاده می‌شوند. استات پتاسیم معمولا در محصولاتی مانند سس‌ها و ترشی‌ها یافت می‌شود. همچنین به عنوان یک عامل حالت دهنده پارچه و در ساخت پنی‌سیلین استفاده می‌شود. برای استفاده به عنوان افزودنی غذا در اتحادیه اروپا و ایالات متحده تایید شده است.

پروپیونات کلسیم

پروپیونات کلسیم با نام تجاری E282 یک نمک آلی است با تداخل در رشد و تولید مثل میکروارگانیسم‌ها مانند کپک‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها، به حفظ غذاها، عمدتاً محصولات پخته شده کمک می‌کند. به طور کلی، کلسیم پروپیونات بی خطر است و عوارض جانبی کمی دارد. در شرایط نادر، ممکن است عوارض جانبی مانند سردرد و میگرن ایجاد کند. یک مطالعه انسانی مصرف پروپیونات را با افزایش تولید انسولین و گلوکاگون، هورمونی که ترشح گلوکز (قند) را تحریک می‌کند، مرتبط دانست.

ناتامایسین

ناتامایسین (Natamycin) با فرمول شیمیایی C₃₃H₄₇NO₁₃ و با وزن مولی 665 گرم بر مول، یک ترکیب آنتی‌بیوتیک و ضدقارچ است و نگهدارنده مواد غذایی در صنعت لبنیات است. این ماده از یک باکتری گرفته شده است و از رشد قارچ‌ها جلوگیری می‌کند. ناتامایسین هم به صورت سوسپانسیون هم به صورت پودر موجود است.ناتامایسین با اتصال به مخمر، کپک و قارچ، راه انتقال مواد غذایی را مسدود می‌کند و سلول را از بین می‌برد. کپک‌ها و مخمرها دو نوع مفید و مضر دارند و برخی از این ماده‌ها در فرایند تولید پنیر موثر هستند. در هنگام تولید پنیر، برخی از گونه‌های کپک بر روی پنیر رشد می‌کنند که در هنگام استرس در بدن سم تولید می‌کنند. ناتامایسین این کپک‌ها را از بین می‌برد و در فرایند تخمیر باکتریایی اختلال ایجاد نمی‌کند. کاربرد ناتامایسین در محصولات غذایی مانند پنیر، سوسیس، کالباس و ... است. در برخی کشورها از ناتامایسین در تولید نان، کیک، نوشیدنی و ماست به عنوان نگهدارنده مواد غذایی استفاده می‌شود.

سدیم متا بی‌سولفیت

سدیم متا بی‌سولفیت (Sodium metabisulfite) با فرمول شیمیایی Na2S2O5، از واکنش شیمیایی سدیم کربنات و سولفور دی اکسید به دست می‌آید. جرم مولی این نگهدارنده مواد غذایی 190 گرم بر مول است و نام‌های دیگری مانند دی‌سدیم دی‌سولفیت، سدیم پیرو سولفیت و سدیم دی‌سولفیت دارد. ظاهر این ماده به صورت کریستال یا پودر کریستالی است. سدیم متابی‌سولفیت فرایند اکسیداسیون را در مواد غذایی متوقف می‌کند و از تولید میکروارگانیسم‌ها جلوگیری می‌کند. این ماده در هنگام ترکیب شدن با اسیدها دی اکسید گوگرد تولید می‌کند. به همین دلیل برای محیط زیست خطر دارد و استفاده از آن محدود شده است. سدیم متابی‌سولفیت یک ماده کاهنده بسیار قوی است که با اتم گوگرد خود با عوامل اکسید کننده واکنش نشان می‌دهد. این ماده نگهدارنده بسیار قوی است و از رشد هرگونه کپک و باکتری جلوگیری می‌کند. گوگرد در سدیم متابی‌سولفیت با اکسیژن موجود در مواد غذایی واکنش می‌دهد و اکسیداز را متوقف می‌کند. این ماده از فساد مواد غذایی در اثر اکسیداسیون جلوگیری می‌کند و ویتامین سی موجود در ماده غذایی را حفظ می‌کند. این نگهدارنده مواد غذایی همچنین زمان استراحت خمیر نانوایی را کاهش می‌دهد و به فرایند پخت نان سرعت می‌بخشد. این ماده کلر اضافی آب معدنی را از بین می‌برد و در تولید مشروبات الکلی نیز استفاده می‌شود.

سدیم بنزوات

سدیم بنزوات (Sodium benzoate) با نام تجاری E211 و با فرمول شیمیایی C₇H₅NaO₂ رایج‌ترین نگهدارنده مواد غذایی است و از واکنش میان بنزوئیک اسید و سدیم هیدروکسید به وجود می‌آید. جرم مولی این ماده 144 گرم بر مول است و به صورت پودر کریستالی بدون رنگ و بو و گرانول موجود است. این ماده خاصیت آنتی باکتریال دارد و از رشد باکتری‌ها، مخمر‌ها و کپک‌های مضر جلوگیری می‌کند. این ماده به ترشی، سس‌ها، آبمیوه‌ها، ماست منجمد و دیگر مواد غذایی اضافه می‌شود. سدیم بنزوات با اضافه شدن به ماده غذایی، به اسید بنزوئیک و سدیم کلرید تجزیه می‌شود و این دو ماده رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها، مخمرها و کپک‌های مضر را کنترل می‌کنند. اسید بنزوئیک به داخل سلول می‌رود و تخمیر بی‌هوازی گلوکز سلول را متوقف می‌کند و مانع رشد میکروارگانیسم‌ها می‌شود. این نگهدارنده مواد غذایی علاوه بر جلوگیری از رشد مواد فاسد کننده، غذا را تازه نگه می‌دارد و از تغییر طعم، رنگ، بافت و pH جلوگیری می‌کند. این ماده در نوشیدنی‌ها و مواد خوراکی استفاده می‌شود که شامل این موارد می‌شود: ژله، انواع سس، آبمیوه، نوشابه رژیمی، آبلیمو، ترشی، انواع چاشنی، ماست منجمد و ... . حلالیتش در آب66% است و با افزایش دما بیشتر می‌شود. در محلول اتانول 33/1 % محلول است. 

نمک سدیم پروپیل -4-هیدروکسی بنزوآت

Propyl-4-hydroxybenzoate, sodium salt با نام تجاریE217 نگهدارنده‌ای با فرمول مولکولی NaOC₆H₄CO₂C₃H₇ است که به خصوص در برابر باکتری‌ها و قارچ‌ها در حدود pH خنثی موثر بوده که البته pH بهینه در حدود بین  8-3 است؛ و جزء نگهدارنده‌های آنتی میکروبیال محسوب می‌شود. این ماده (پارابن‌ها) به طور عمده در آب، اتانول، پروپیلن گلیکول حل می‌شود . البته آب داغ توصیه می‌شود.

پروپیل-4-هیدروکسی بنزوآت

Propyl-4-hydroxybenzoate با نام تجاری E214 نگهدارنده‌ای با فرمول مولکولی HOC₆H₄CO₂C₃H₇ است که به خصوص در برابر باکتری‌ها و قارچ‌ها در حدود pH خنثی موثر بوده و جزء نگهدارنده‌های آنتی میکروبیال محسوب می‌شود و ماندگاری مواد غذایی را افزایش می‌دهد. در آب به صورت جزیی حل می‌شود و با افزایش دما بیشتر هم می‌شود. در اتانول به صورت 70% محلول است. در روغن سبزیجات در دمای نرمال کم محلول است و در پروپیلن گلیکول 25% حل می‌شود.

آنتی اکسیدان‌هایی که اکسیداسیون را مهار می‌کنند

آنتی اکسیدان ها نیز از نگهدارنده های شیمیایی مواد غذایی هستند که به عنوان جاذب رادیکال آزاد عمل می کند. در این دسته نگهدارنده ها می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد: 

• سولفیت‌ها شامل سولفیت سدیم، بی‌سولفیت سدیم، متابی سولفیت سدیم، بی‌سولفیت پتاسیم و متابی سولفیت پتاسیم.
• ویتامین E (توکوفرول)
• ویتامین C (اسید اسکوربیک)
• هیدروکسی آنیزول بوتیله (BHA) – یک جامد مومی شکل که در نگهداری کره، گوشت خوک، گوشت و غیره استفاده می‌شود.
• بوتیل هیدروکسی تولوئن (BHT) – فرم پودر BHA 

عوامل کلاته کننده که یون‌های فلزی را برای جلوگیری از اکسیداسیون به هم متصل می‌کنند:

• دی‌سدیم اتیلن دی‌آمین تترا استیک اسید (ادتا 2 سدیم و ادتا 4 سدیم (EDTA)) – مورد استفاده در فرآوری مواد غذایی
• پلی فسفات‌ها – در دیپ‌ها و همچنین میوه‌ها و سبزیجات پوست کنده استفاده می‌شود.
• اسید سیتریک – به طور طبیعی در مرکبات یافت می‌شود.

در جدول ذیل انواع مواد نگهدارنده با نام تجاری و خصوصیت حلالیت آن‌ها  آورده شده است:

فواید و مضرات مواد نگهدارنده

فواید

غذاهایی که ما روزانه مصرف می‌کنیم بدون مواد نگهدارنده به سرعت فاسد می‌شوند و طعم خود را از دست می‌دهند. با استفاده از این مواد در مقادیر مجاز، می‌توان ماندگاری مواد غذایی را افزایش داد و به افرادی که دسترسی محدود به یک منبع غذایی ایمن و سالم دارند، کمک نمود.

مضرات

واکنش‌های آلرژیک به افزودنی‌های غذایی معمولاً خفیف هستند بنابراین به ندرت گزارش می‌شوند. تحریک پوست، ناراحتی‌های روده، برخی مشکلات تنفسی می‌توانند از عوارض مصرف این افزودنی‌های غذایی باشند. توجه نمایید که مواد شیمیایی که عموما سبب واکنش‌های آلرژیک یا آسم می‌شوند عبارتند از مونو‌سدیم گلوتامات یا MSG، سولفیت‌ها، رنگ‌های غذایی و شیرین کننده‌های مصنوعی.

سوالات متداول نگهدارنده‌های مواد غذایی

•  مواد نگهدارنده به چه غذاهایی اضافه می‌شود؟

غذاهای فرآوری شده و بسته‌بندی مانند کراکر، غلات، نان، تنقلات، وعده‌های غذایی آماده، پنیر، ماست، گوشت‌های اغذیه فروشی‌ها، سس‌ها و سوپ‌ها، آبمیوه و بسیاری از محصولات بسته‌بندی حاوی میوه و سبزیجات کنسروی، فریز یا پخته شده.

• آیا مواد نگهدارنده و افزودنی‌های غذایی یکسان هستند؟

افزودنی‌ها به عنوان “موادی اضافه شده به غذا برای حفظ یا بهبود طعم و ظاهر” تعریف می‌شوند. نگهدارنده‌ها به عنوان ماده‌ای شیمیایی است که به محصولاتی مانند مواد غذایی، نوشیدنی‌ها، داروها، رنگ‌ها، نمونه‌های بیولوژیکی، لوازم آرایش، چوب و بسیاری از محصولات دیگر اضافه می‌شوند تا از فساد آن جلوگیری کنند.

• افزودنی‌های معروف مواد اولیه غذایی شامل چه موادی می‌شود؟

عوامل ضدجوش که از گلوله شدن مواد جلوگیری می‌کند. آنتی اکسیدان‌ها که از اکسید شدن یا فاسد شدن غذاها جلوگیری می‌کنند. شیرین کننده‌های مصنوعی که شیرینی را افزایش می‌دهند. امولسیفایرها که مانع از لخته شدن چربی‌ها می‌شوند. اسیدهای غذایی که سطح اسیدی مناسب را حفظ می‌کنند. رنگ‌ها که رنگ را تقویت یا اضافه می‌کنند.

• مواد نگهدارنده‌ای که برای ترشک و لواشک استفاده می‌شود چیست؟

نتیجه‌گیری

تفاوت سه ماده غذایی معرفی شده در این مقاله، تنها به فرمول شیمیایی و ساختار مولکولی محدود نمی‌شود. متفاوت بودن خاصیت شیمیایی این سه ماده سبب شده است که مکانیسم عملکرد آن‌ها در نگهداری از مواد غذایی با یکدیگر فرق داشته باشد. همچنین کاربرد هر سه ماده در صنایع غذایی متفاوت است.