A tartósítószer fontos élelmiszer-adalékanyag, amely megakadályozza az élelmiszerek rothadását és romlását, biztosítja az élelmiszerek minőségét és meghosszabbítja az élelmiszerek eltarthatósági idejét. Az életszínvonal javulásával a fogyasztók egyre inkább törekszenek a tápláló, adalékanyag-mentes, zöld, biztonságos és hosszú eltarthatósági idejű élelmiszerekre, a mikrobiális aktivitás és az oxidáció és más szerepek miatt az élelmiszer könnyen romlik és romlik; és ha véletlenül megeszik a lejárt vagy romlott élelmiszereket, akkor is okozhat ételmérgezést, ezért az élelmiszerek tárolásához hatékony tartósítószer-módszerre van szükség. A hagyományos tartósítási módszerek, például a hűtés, a fagyasztás, a sózás és a szárítás mellett a tartósító adalékanyagok is meghosszabbíthatják az élelmiszerek eltarthatósági idejét.

A természetes tartósítószereket szélesebb körben használják az élelmiszerekben, mint a kémiailag szintetizált tartósítószereket, mivel természetes erőforrásokból származnak, és biztonságos, környezetbarát és hatékony tartósító tulajdonságokkal rendelkeznek, így a természetes tartósítószerek jelentősége egyre nő. A természetes tartósítószerek élelmiszerekben való alkalmazásával kapcsolatos kutatások folynak, és új természetes tartósítószereket kutatnak.

Ez az írás a természetes tartósítószerek három típusára összpontosít: növényi tartósítószerek, állati tartósítószerek és mikrobiális tartósítószerek, valamint ezek funkcióira és alkalmazására az élelmiszerekben.

A természetes élelmiszer tartósítószerek kutatási helyzete

A természetes tartósítószerek az antimikrobiális és antiszeptikus hatású, növényekből, állatokból és mikroorganizmusokból vagy azok metabolitjaiból izolált és kivont funkcionális anyagok egy osztálya, amelyek biztonságosabbak, mint a kémiai tartósítószerek.

Az élelmiszeriparban gyakran adnak tartósítószereket a veszteségek csökkentése, a minőség javítása és az eltarthatósági idő meghosszabbítása érdekében. A jelenleg általánosan használt tartósítószerek főként természetes tartósítószerek és kémiai tartósítószerek, a kémiai tartósítószerek közé elsősorban a szorbátok, nitritek és benzoátok stb. tartoznak. Bár ezeket a tartósítószereket már sok éve használják, de az emberek aggodalma a tartósítószerek biztonságosságával kapcsolatban soha nem csökkent, és a legtöbb kémiai tartósítószer még mindig potenciális veszélyt jelent az emberi egészségre.

Mamur és munkatársai megállapították, hogy a nátrium-szorbát genotoxikus az emberi perifériás vér limfocitáira; a kutatók azt is megállapították, hogy ha ezeket a tartósítószereket együtt használják, káros hatással lehetnek az emberi egészségre.Binstok és munkatársai arról számoltak be, hogy a szorbát és a nitrit együttes használatát a húskészítményekben a mutagén vegyületek kialakulásának kockázata miatt minimalizálni kell.

A kémiai tartósítószerek használata az élelmiszerek tartósítása során bizonyos veszélyeket jelenthet az emberi egészségre és a környezetre nézve, míg a természetes tartósítószerek előnye, hogy alacsony toxintartalmúak, szagtalanok, biztonságosak és rendkívül hatékonyak, és nemcsak az emberre ártalmatlanok, hanem bizonyos tápértékkel is rendelkeznek; ezért a természetes tartósítószerek használata biztonságosabb az ember és a környezet számára. Ezért a természetes élelmiszer tartósítószerek nagy figyelmet kaptak az élelmiszeriparban, és további kutatást és átfogó fejlesztést igényelnek.

A természetes tartósítószerek forrásai és alkalmazásai

A természetes élelmiszer tartósítószerek előnyei közé tartozik az erős antimikrobiális tulajdonság, a nagyfokú biztonság és a jó hőstabilitás stb. Forrásuk szerint növényi tartósítószerek, állati tartósítószerek és mikrobiális tartósítószerek kategóriájába sorolhatók. A különböző természetes tartósítószerek különböző forrásai miatt összetételük és szerkezeti jellemzőik eltérőek, és az élelmiszerekben való alkalmazásuk is eltérő. A következőkben bemutatjuk ezt a háromféle természetes élelmiszer tartósítószert.

1. Növényi tartósítószerek

A növényi tartósítószerek többnyire növényi kivonatokból, például bizonyos természetes gyógynövényekből és fűszerekből, valamint illóolajokból származnak. Egyedi ízük, valamint antibakteriális és fertőtlenítő hatásuk miatt a növényi kivonatokat és az illóolajokat régóta használják élelmiszer tartósítószerként, ízesítőszerként és gyógyászati készítményekként.

1) Növényi kivonatok
A növényi kivonatokat általában a növények gyökereiből, szárából, leveleiből, virágaiból, gyümölcseiből, kérgéből és egyéb részeiből nyerik. Egyes kivonatok erős ízűek, amelyek nagy koncentrációban érzékszervi kellemetlenségeket okozhatnak, ezért koncentrációjukat korlátozottan kell használni. A növényi kivonatokban lévő biológiailag aktív fitokémiai anyagok tartalmának minőségi és mennyiségi változásai a hatékonyságuk változásához vezetnek, és ezek a fitokémiai anyagok befolyásolják az élelmiszer mikrobatartalmát, textúráját és ízét is. Speciális fitokémiai összetételük miatt a növényi kivonatok rendelkeznek bizonyos antimikrobiális hatással, és a gyógynövényekből, fűszerekből, zöldségekből és gyümölcsökből nyert kivonatok antimikrobiális hatással rendelkeznek a baktériumok, élesztőgombák és penészgombák ellen. Tanulmányok kimutatták, hogy a növényi kivonatok nagyon hatékonyan szabályozzák az élelmiszerekben előforduló patogén baktériumok szaporodását.

A növényi kivonatok természetes antioxidánsokban gazdagok, amelyek fontos szerepet játszanak az élelmiszerekben. Az antioxidánsok olyan adalékanyagok, amelyek késleltethetik vagy megakadályozhatják az élelmiszerek oxidáció miatti avasodását, és meghosszabbíthatják az élelmiszerek eltarthatósági idejét. A legtöbb növényi antioxidáns a butilált hidroxianizolhoz (BHA) és a butilált hidroxitoluolhoz (BHT) hasonló védőhatást mutat, és a zöldségek és gyümölcsök széles választéka az élelmiszerek dúsítására és stabilizálására használt természetes antioxidánsok fontos forrásainak tekinthető. A kutatók tanulmányozták a növényi kivonatok antioxidáns hatásait az élelmiszerekben, és megállapították, hogy a paradicsom- és fokhagymakivonatok késleltették a lipidoxidációt fagyasztott hal és pácolt szardella esetében.

2) Illóolajok

Az illóolajok (EO-k) természetes gyógynövényekből és fűszerekből nyert aromás és illékony folyadékok, amelyek nagy mennyiségű másodlagos anyagcsereterméket tartalmaznak, amelyek képesek késleltetni vagy gátolni a baktériumok, élesztők és penészgombák növekedését. Az illóolajokat már évszázadok óta használják az élelmiszer-, gyógyászati, parfüm- és kozmetikai iparban fűszerek vagy gyógynövények részeként.

Az élelmiszeriparban az illóolajokat elsősorban ízesítőanyagként használják. A növényi illóolajok kémiai összetétele nemcsak a növény növekedési környezetétől függ, hanem számos más tényezőtől is, mint például a növény fajtájától, a növényanyag gyűjtésének évszakától, a növény azon részétől, ahol a növényt gyűjtötték, sőt még az illóolaj kinyerésének módjától is. A növényi illóolajok legerősebb antimikrobiális hatása a virágzás alatt vagy után jelentkezik. Az illóolajokban található antimikrobiális vegyületek egy része természetes módon fordul elő a növényben, míg másokat a növény termel, amikor mikrobiális támadásnak van kitéve, vagy amikor maga is károsodik. Mivel az illóolajok többsége kiforrott kivonási eljárással, erős antimikrobiális hatással rendelkezik, nem mérgező és ártalmatlan, az élelmiszerek tartósításában természetes antimikrobiális szerként emelkedik ki.

2.Animal tartósítószerek

Az állati eredetű tartósítószerek bizonyos állatokból mesterségesen kivont, antiszeptikus hatású biológiai hatóanyagok vagy azok metabolitjai, amelyeket főként funkciójuk szerint kategorizálnak: antimikrobiális enzimek, antimikrobiális peptidek és antioxidáns peptidek.

1) Antimikrobiális enzimek
Az enzimek számos különböző mechanizmuson keresztül fejthetnek ki antibakteriális hatást. Például a lizozim és más antimikrobiális enzimek elsősorban a sejtfelszíni polimerek vagy a sejtfalak hasítását katalizálják, ami a baktériumok bomlását indukálja, és így antimikrobiális hatásúak; a laktoperoxidáz (LPO) és más peroxidáz rendszerek az oxidációt katalizálva antimikrobiális szerepet játszanak, és az LPO gátló hatással van mind a Gram-pozitív, mind a negatív baktériumok növekedésére.

A lizozimot széles körben használják a hús, a húskészítmények, a halak és az ezekből készült termékek, a tej és a tejtermékek, valamint a gyümölcsök és zöldségek tartósítására, hogy megakadályozzák az élelmiszerek romlását és a gyümölcsök öregedését. A lizozim antimikrobiális aktivitást mutat a baktériumok és gombák egy bizonyos körével szemben, különösen a Gram-pozitív baktériumokkal szemben, és a lizozim és más tartósítószerek együttes alkalmazása fokozhatja antimikrobiális aktivitását, és megállapították, hogy a lizozim és a streptococcus tejsav szinergista hatást fejt ki a Gram-pozitív baktériumokkal szemben.

A laktoperoxidáz fontos természetes antimikrobiális szer, amely baktériumölő vagy bakteriosztatikus tulajdonságokkal rendelkezik az élelmiszercsomagolásban.Mohamed és munkatársai[19] laktoperoxidáz rendszert (LPOS) adtak közvetlenül kitozán membránokhoz különböző koncentrációban, és megállapították, hogy a romlás bacilusainak, fluoreszcens bacilusainak, valamint a kriofil és neutrofil baktériumok száma jelentősen csökkent az LPOS csoportban a tárolási időszak alatt a kontroll csoporthoz képest.

2) Antimikrobiális peptidek és antioxidáns peptidek
Az antimikrobiális peptidek (AMPS) 20-60 aminosavmaradékból álló oligopeptidek, amelyek széles spektrumú antimikrobiális hatással rendelkeznek baktériumok, gombák, protozoonok és egyes vírusok ellen, és más szervezetekből, például növényekből, rovarokból, rákfélékből és tengeri élőlényekből izolálhatók.

Az állati eredetű antimikrobiális peptidek főként emlősökből, kétéltűekből, halakból stb. származnak. Néhány potenciális állati eredetű antimikrobiális hatóanyag a laktoferrin, a halfehérje és a kitozán. A laktoferrin vasmegkötő képességgel és polikationos természettel rendelkezik, és így antibakteriális hatással rendelkezik, amely főként a tejben és más állati váladékokban található; Az ichthyoglobin egy kationos antimikrobiális peptid, amely főként poliargininből áll a molekulában, valamint néhány más aminosavból egy bizonyos szerkezetben vagy formában kötődik a baktérium sejtfalához, gátolja a sejtfal kialakulását, és így gátolja a sejt anyagcseréjét és a sejt pusztulását okozza.

Az ichtioszpermium főként a halak, madarak és emlősök spermiumsejtjeiben található, és ma már főként élelmiszerekben, például tejben és kenyérben használják, amely antibakteriális hatású a baktériumok és penészgombák ellen, különösen a Gram-pozitív baktériumok esetében erősebb; a kitozán főként a rákfélék és ízeltlábúak exoskeletonjában található, és antimikrobiális hatású a baktériumok, gombák és vírusok ellen.

A peptidek antioxidáns aktivitása elsősorban a fémionok és a szabad gyökök kötési tulajdonságaitól függ, és az antioxidáns peptidek közé elsősorban a fehérjék és azok hidrolizátumai, peptidek és aminosavak tartoznak. A fehérjék antioxidáns aktivitását a szerkezetükben lévő aminosavak és az enzimatikus hidrolízissel nyert aktív peptidek okozzák.Centenaro et al. a hal és a csirke enzimatikus hidrolízis termékeit adta darált marhahúshoz, és azt tapasztalta, hogy az enzimatikus hidrolízis termékek antioxidáns hatásúak és képesek voltak megakadályozni a marhahús lipidoxidációját, és a lipidoxidáció gátlási rátája 93%, illetve 80% volt.A fehérjék és metabolitjaik antioxidáns aktivitása elsősorban a fémionok és a szabad gyökök kötési tulajdonságaitól függ.

3. Mikroorganizmusok és anyagcseretermékeik tartósítószerei

Számos, a baktériumok által termelt vegyület képes megakadályozni a romlást okozó baktériumok vagy kórokozó mikroorganizmusok növekedését az élelmiszerekben. Az élelmiszeripari mikroorganizmusok számos olyan anyagot képesek képezni, amelyek gátolják más mikroorganizmusok növekedését, és így természetes egyensúlyt teremtenek a mikrobiális ökoszisztémában.

A mikroorganizmusok közül a tejsavbaktériumok (LAB) képesek gátolni a mikroorganizmusok növekedését, ezért jobb jelölteknek számítanak. Az erjesztett élelmiszerek előállítása során a tejsavbaktériumokat az élelmiszerek ízének, zamatának és állagának javítására, valamint a patogén mikroorganizmusok szaporodásának megakadályozására használják, és a LAB-ok fogyasztáskor ártalmatlanok.A LAB antimikrobiális összetevői főként bakteriocinok, szerves savak, hidrogén-peroxid, szén-dioxid és diacetil; ezek közül a bakteriocinok, amelyek a LAB és más törzsek által szintetizált természetes tartósítószerek vagy bioszerválószerek, hatékonyak a Staphylococcus aureus, a Listeria monocytogenes, a Listeria monocytogenes és a Clostridium botulinum ellen. Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum és más élelmiszer-eredetű kórokozók ellen jó baktericid vagy bakteriosztatikus hatású, valamint Gram-pozitív baktériumokkal szemben is jó antimikrobiális aktivitással rendelkezik, a bakteriocinek pedig alacsonyabb pH-értékeken erősebb antimikrobiális aktivitással rendelkeznek.

Ezenkívül a bakteriocinek más antimikrobiális vegyületekkel kombinálva is használhatók a baktériumok inaktiválásának fokozására. A bakteriocinek bioaktív csomagolásban is felhasználhatók, és az elmúlt években a kutatók az élelmiszer-csomagoló fóliák bakteriocinekkel való kiegészítésén dolgoztak az élelmiszer-kórokozók szaporodásának megfékezése érdekében.Az antimikrobiális csomagolófóliákat arra használják, hogy megakadályozzák a mikroorganizmusok szaporodását az élelmiszer felületén azáltal, hogy a csomagolóanyagot érintkezésbe hozzák az élelmiszer felületével.

Következtetés

Az élelmiszer fontos tápanyag- és energiaforrás az ember számára a külvilágból történő bevitelhez, és különösen fontos a biztonság és a higiénia, a tartósítószerek pedig képesek az élelmiszerek romlásának megakadályozására és az élelmiszerek eltarthatósági idejének meghosszabbítására, így az élelmiszer tartósítószerek rendkívül fontos szerepet játszanak az élelmiszerek megőrzésében és tárolásában. Összehasonlítva a kémiailag szintetizált tartósítószerekkel, amelyek mellékhatásokkal, rákkeltő és egyéb hiányosságokkal rendelkeznek, a természetes tartósítószerek nemcsak nem mérgezőek és ártalmatlanok, meghosszabbíthatják az élelmiszerek eltarthatósági idejét, hanem az emberi egészséget is elősegítik; nem kétséges, hogy a meglévő természetes gyógynövények, állatok vagy mikrobiális adalékanyagok összetevői mellett még több új természetes élelmiszer tartósítószert kell felfedezni.

Ezért a biztonságos, megbízható, olcsó és hatékony természetes tartósítószerek kutatása és fejlesztése a kínai élelmiszer-tudomány fejlődésének egyik fő kutatási iránya, és fontos intézkedés az élelmiszeripar hatékonyságának és biztonságának fokozására.