Le conservateur est un additif alimentaire important qui peut empêcher les aliments de pourrir et de se détériorer, garantir la qualité des aliments et prolonger leur durée de conservation. Avec l'amélioration du niveau de vie, les consommateurs sont de plus en plus à la recherche d'aliments nutritifs, sans additifs, verts, sûrs et à longue durée de conservation. En raison de l'activité microbienne, de l'oxydation et d'autres facteurs, les aliments sont facilement corrompus et détériorés ; en cas de consommation accidentelle d'aliments périmés ou détériorés, ils peuvent également provoquer des intoxications alimentaires. Outre les méthodes de conservation traditionnelles telles que la réfrigération, la congélation, le salage et le séchage, les additifs de conservation peuvent également prolonger la durée de conservation des aliments.

Les conservateurs naturels sont plus largement utilisés dans l'alimentation que les conservateurs synthétisés chimiquement car ils sont dérivés de ressources naturelles et ont des propriétés de conservation sûres, écologiques et efficaces, d'où l'importance croissante des conservateurs naturels. Des recherches sur l'application des conservateurs naturels dans l'alimentation ont été menées et de nouveaux conservateurs naturels sont à l'étude.

Ce document se concentre sur trois types de conservateurs naturels : les conservateurs végétaux, les conservateurs animaux et les conservateurs microbiens, ainsi que sur leurs fonctions et applications respectives dans l'alimentation.

État de la recherche sur les conservateurs alimentaires naturels

Les conservateurs naturels sont une classe de substances fonctionnelles aux effets antimicrobiens et antiseptiques, isolées et extraites de plantes, d'animaux et de micro-organismes ou de leurs métabolites, qui sont plus sûres que les conservateurs chimiques.

Dans l'industrie alimentaire, des conservateurs sont souvent ajoutés pour réduire les pertes, améliorer la qualité et prolonger la durée de conservation. Actuellement, les conservateurs couramment utilisés sont principalement des conservateurs naturels et des conservateurs chimiques. Les conservateurs chimiques comprennent principalement les sorbates, les nitrites et les benzoates, etc. Bien que ces conservateurs soient utilisés depuis de nombreuses années, l'inquiétude de la population quant à leur sécurité n'a jamais diminué et la plupart des conservateurs chimiques présentent encore des risques potentiels pour la santé humaine.

Mamur et al. ont constaté que le sorbate de sodium était génotoxique pour les lymphocytes du sang périphérique humain ; les chercheurs ont également constaté que lorsque ces conservateurs sont utilisés ensemble, ils peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine.Binstok et al. ont signalé que l'utilisation combinée de sorbate et de nitrite dans les produits carnés devrait être minimisée en raison du risque de formation de composés mutagènes.

L'utilisation de conservateurs chimiques dans la conservation des aliments peut entraîner certains risques pour la santé humaine et l'environnement, alors que les conservateurs naturels ont l'avantage d'être peu toxiques, inodores, sûrs et très efficaces, non seulement inoffensifs pour l'homme, mais aussi dotés d'une certaine valeur nutritionnelle ; l'utilisation de conservateurs naturels est donc plus sûre pour l'homme et l'environnement. Par conséquent, les conservateurs alimentaires naturels ont fait l'objet d'une grande attention de la part de l'industrie alimentaire et doivent faire l'objet de recherches plus approfondies et d'un développement complet.

Sources et applications des conservateurs naturels

Les conservateurs alimentaires naturels présentent l'avantage d'avoir de fortes propriétés antimicrobiennes, une grande sécurité et une bonne stabilité thermique, etc. En fonction de leurs sources, ils peuvent être classés en conservateurs végétaux, conservateurs animaux et conservateurs microbiens. En raison des différentes sources des divers conservateurs naturels, leurs compositions et leurs caractéristiques structurelles sont différentes, et leurs applications dans l'alimentation sont également différentes. Les paragraphes suivants présentent respectivement ces trois types de conservateurs alimentaires naturels.

1. Conservateurs végétaux

Les conservateurs végétaux sont principalement dérivés d'extraits de plantes, tels que certaines herbes naturelles, épices et huiles essentielles. En raison de leur saveur unique et de leurs effets antibactériens et antiseptiques, les extraits de plantes et les huiles essentielles sont depuis longtemps utilisés comme conservateurs alimentaires, arômes et préparations médicales.

1) Extraits de plantes
Les extraits de plantes sont généralement obtenus à partir des racines, des tiges, des feuilles, des fleurs, des fruits, des écorces et d'autres parties des plantes. Certains extraits ont un goût prononcé, qui peut provoquer une gêne sensorielle à des concentrations élevées, de sorte que leur utilisation doit être limitée. Les modifications qualitatives et quantitatives de la teneur en substances phytochimiques biologiquement actives dans les extraits de plantes entraînent des changements dans leur efficacité, et ces substances phytochimiques affectent également le contenu microbien, la texture et la saveur des aliments. En raison de leur composition phytochimique spécifique, les extraits de plantes ont une certaine activité antimicrobienne, et ceux obtenus à partir d'herbes, d'épices, de légumes et de fruits ont des effets antimicrobiens contre les bactéries, les levures et les moisissures. Des études ont montré que les extraits de plantes sont très efficaces pour contrôler la croissance des bactéries pathogènes d'origine alimentaire.

Les extraits de plantes sont riches en antioxydants naturels, qui jouent un rôle important dans l'alimentation. Les antioxydants sont des additifs qui peuvent retarder ou prévenir le rancissement des aliments dû à l'oxydation et prolonger leur durée de conservation. La plupart des antioxydants d'origine végétale présentent des effets protecteurs similaires à ceux de l'hydroxyanisole butylé (BHA) et de l'hydroxytoluène butylé (BHT), et une grande variété de légumes et de fruits peuvent être considérés comme des sources importantes d'antioxydants naturels utilisés pour enrichir et stabiliser les aliments. Des chercheurs ont étudié les effets antioxydants des extraits de plantes dans les aliments et ont constaté que les extraits de tomate et d'ail retardaient l'oxydation des lipides dans le poisson congelé et les anchois marinés.

2) Les huiles essentielles

Les huiles essentielles (HE) sont des liquides aromatiques et volatils obtenus à partir d'herbes et d'épices naturelles qui contiennent des niveaux élevés de métabolites secondaires ayant la capacité de retarder ou d'inhiber la croissance des bactéries, des levures et des moisissures. Les huiles essentielles sont utilisées depuis des siècles dans l'industrie alimentaire, médicale, des parfums et des cosmétiques en tant qu'éléments d'épices ou d'herbes.

Dans l'industrie alimentaire, les huiles essentielles sont principalement utilisées comme agents aromatiques. La composition chimique des huiles essentielles végétales n'est pas seulement liée à l'environnement dans lequel la plante pousse, mais aussi à de nombreux autres facteurs tels que l'espèce de la plante, la saison à laquelle le matériel végétal est récolté, la partie de la plante où il est récolté et même la méthode d'extraction de l'huile essentielle. L'activité antimicrobienne la plus forte des huiles essentielles de plantes se produit pendant ou après la floraison. Certains des composés antimicrobiens présents dans les huiles essentielles sont naturellement présents dans la plante, tandis que d'autres sont produits par la plante lorsqu'elle est exposée à une attaque microbienne ou lorsqu'elle est elle-même endommagée. Étant donné que la plupart des huiles essentielles ont un processus d'extraction mature, un effet antimicrobien puissant, non toxique et inoffensif, elles se distinguent en tant qu'agent antimicrobien naturel dans la conservation des aliments.

2. les conservateurs pour animaux

Les conservateurs animaux sont des substances biologiques actives aux effets antiseptiques extraites artificiellement de certains animaux ou de leurs métabolites, qui sont principalement classés selon leurs fonctions : enzymes antimicrobiennes, peptides antimicrobiens et peptides antioxydants.

1) Enzymes antimicrobiennes
Les enzymes peuvent exercer une activité antibactérienne par le biais de nombreux mécanismes différents. Par exemple, le lysozyme et d'autres enzymes antimicrobiennes catalysent principalement le clivage des polymères de la surface cellulaire ou des parois cellulaires, induisant la décomposition bactérienne et ayant donc une activité antimicrobienne ; la lactoperoxydase (LPO) et d'autres systèmes de peroxydase catalysent l'oxydation pour jouer un rôle antimicrobien, et la LPO a un effet inhibiteur sur la croissance des bactéries Gram-positives et des bactéries négatives.

Le lysozyme est largement utilisé dans la conservation de la viande, des produits à base de viande, du poisson et de ses produits, du lait et des produits laitiers, ainsi que des fruits et des légumes pour prévenir la détérioration des aliments et la sénescence des fruits. Le lysozyme présente une activité antimicrobienne contre un certain nombre de bactéries et de champignons, en particulier contre les bactéries à Gram positif. L'utilisation combinée du lysozyme et d'autres conservateurs peut renforcer son activité antimicrobienne, et il a été constaté que le lysozyme et l'acide lactique streptococcique ont un effet synergique sur les bactéries à Gram positif.

Mohamed et al[19] ont ajouté le système lactoperoxydase (LPOS) directement aux membranes de chitosane à différentes concentrations et ont constaté que le nombre de bacilles d'altération, de bacilles fluorescents et de bactéries cryophiles et neutrophiles était significativement réduit dans le groupe LPOS au cours de la période de stockage par rapport au groupe témoin.

2) Peptides antimicrobiens et peptides antioxydants
Les peptides antimicrobiens (AMPS) sont des oligopeptides constitués de 20 à 60 résidus d'acides aminés ayant une activité antimicrobienne à large spectre contre les bactéries, les champignons, les protozoaires et certains virus. Ils peuvent être isolés à partir d'autres organismes tels que les plantes, les insectes, les crustacés et les organismes marins.

Les peptides antimicrobiens d'origine animale proviennent principalement de mammifères, d'amphibiens, de poissons, etc. Parmi les médicaments antimicrobiens potentiels d'origine animale figurent la lactoferrine, les protéines de poisson et le chitosane. La lactoferrine a une capacité de liaison au fer et une nature polycationique, ce qui lui confère une activité antibactérienne. On la trouve principalement dans le lait et d'autres sécrétions animales ; l'ichtyoglobine est un peptide antimicrobien cationique, composé principalement de polyarginine dans la molécule ainsi que de quelques autres acides aminés dans une certaine structure ou forme pour se lier à la paroi cellulaire bactérienne, inhiber la formation de la paroi cellulaire, et donc inhiber le métabolisme de la cellule et provoquer la mort de la cellule.

L'ichtyosperme se trouve principalement dans les spermatozoïdes des poissons, des oiseaux et des mammifères, et est aujourd'hui principalement utilisé dans des aliments tels que le lait et le pain ; il a une activité antibactérienne contre les bactéries et les moisissures, particulièrement forte pour les bactéries Gram-positives ; le chitosane se trouve principalement dans les exosquelettes des crustacés et des arthropodes, et a une activité antimicrobienne contre les bactéries, les champignons et les virus.

L'activité antioxydante des peptides dépend principalement des propriétés de liaison des ions métalliques et des radicaux libres, et les peptides antioxydants comprennent principalement les protéines et leurs hydrolysats, les peptides et les acides aminés. L'activité antioxydante des protéines est due aux acides aminés de leur structure et aux peptides actifs obtenus par hydrolyse enzymatique.Centenaro et al. Centenaro et al. ont ajouté les produits d'hydrolyse enzymatique de poisson et de poulet à du bœuf haché et ont constaté que les produits d'hydrolyse enzymatique avaient des effets antioxydants et étaient capables de prévenir l'oxydation des lipides du bœuf, et que les taux d'inhibition de l'oxydation des lipides étaient respectivement de 93% et 80%.

3. Conservateurs de micro-organismes et de leurs métabolites

De nombreux composés produits par les bactéries peuvent empêcher la croissance de bactéries de détérioration ou de micro-organismes pathogènes dans les aliments. Les micro-organismes de qualité alimentaire peuvent former un grand nombre de substances pour inhiber la croissance d'autres micro-organismes, ce qui permet d'atteindre un équilibre naturel dans l'écosystème microbien.

Parmi les micro-organismes, les bactéries lactiques (LAB) ont la capacité d'inhiber la croissance des micro-organismes et sont considérées comme de meilleurs candidats. Dans la production d'aliments fermentés, les bactéries lactiques sont utilisées pour améliorer le goût, la saveur et la texture des aliments ainsi que pour empêcher la croissance de micro-organismes pathogènes, et les BL sont inoffensives lorsqu'elles sont consommées.Les constituants antimicrobiens des BL sont principalement des bactériocines, des acides organiques, du peroxyde d'hydrogène, du dioxyde de carbone et du diacétyle ; parmi eux, les bactériocines, qui sont des conservateurs naturels ou des biopréservateurs synthétisés par les BL et d'autres souches, sont efficaces contre Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Listeria monocytogenes et Clostridium botulinum. Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum et d'autres agents pathogènes d'origine alimentaire avec de bons effets bactéricides ou bactériostatiques, et ont également une bonne activité antimicrobienne contre les bactéries Gram-positives, et les bactériocines ont une activité antimicrobienne plus forte à des valeurs de pH plus basses.

En outre, les bactériocines peuvent être utilisées en combinaison avec d'autres composés antimicrobiens pour renforcer l'inactivation des bactéries. Les bactériocines peuvent être utilisées dans des emballages bioactifs et, ces dernières années, des chercheurs ont travaillé sur l'ajout de bactériocines à des films d'emballage alimentaire afin de contrôler la croissance des pathogènes alimentaires.

Conclusion

Les aliments sont une source importante de nutriments et d'énergie pour l'homme, et leur sécurité et leur hygiène sont particulièrement importantes. Les conservateurs peuvent empêcher la détérioration des aliments et prolonger leur durée de conservation, ce qui leur confère un rôle extrêmement important dans la conservation et le stockage des aliments. Par rapport aux conservateurs synthétisés chimiquement, qui présentent des effets secondaires, des effets cancérigènes et d'autres inconvénients, les conservateurs naturels sont non seulement non toxiques et inoffensifs, ils peuvent prolonger la durée de conservation des aliments, mais ils sont également favorables à la santé humaine ; il ne fait aucun doute qu'en plus des plantes naturelles, des animaux ou des composants d'additifs microbiens existants, d'autres nouveaux conservateurs alimentaires naturels doivent encore être découverts.

Par conséquent, la recherche et le développement de conservateurs naturels sûrs, fiables, peu coûteux et efficaces constituent un axe de recherche majeur pour le développement de la science alimentaire en Chine et une mesure importante pour améliorer l'efficacité et la sécurité de l'industrie alimentaire.