نگهدارنده غذایی چیست؟
نگهدارنده های مواد غذایی مادهای هستند که برای کاهش یا کنترل فساد مواد غذایی و افزایش مدت زمان قابل قبول نگهداری محصول مورد استفاده قرار میگیرند.
فساد مواد غذایی میتواند دلایل مختلفی داشته باشد، از جمله:
- رشد کپک
- رشد مخمر
- رشد باکتری
- اکسیداسیون چربیها
- تغییر رنگ
- تغییر طعم
- تغییر بو
- واکنشهای شیمیایی نامطلوب
به همین دلیل، اصطلاح نگهدارنده غذایی همیشه به یک مکانیسم مشخص اشاره نمیکند. برخی نگهدارندهها مستقیماً رشد میکروارگانیسمها را کنترل میکنند، در حالی که برخی مواد دیگر با کاهش سرعت اکسیداسیون یا ایجاد شرایط نامناسب برای رشد میکروبی به حفظ کیفیت محصول کمک میکنند.
چرا استفاده از نگهدارنده در صنایع غذایی اهمیت دارد؟
یکی از مهمترین اهداف صنعت غذا، حفظ کیفیت محصول از زمان تولید تا زمان مصرف است. حتی اگر محصول در شرایط کاملاً بهداشتی تولید شود، پس از تولید ممکن است در معرض آلودگی یا تغییرات شیمیایی قرار بگیرد. نگهدارنده های مواد غذایی در کنار سایر روشهای کنترل ماندگاری میتوانند به کاهش این خطر کمک کنند.
عوامل مؤثر در ماندگاری معمولاً شامل ترکیبی از موارد زیر هستند:
- فرمولاسیون
- pH
- فعالیت آب
- فرآیند حرارتی
- بهداشت خط تولید
- کیفیت مواد اولیه
- نوع بستهبندی
- شرایط نگهداری
- زنجیره سرد
- نگهدارنده یا سیستم نگهدارندگی
بنابراین استفاده از نگهدارنده باید بخشی از یک سیستم کنترل ماندگاری باشد.
انواع نگهدارندههای غذایی
نگهدارنده های مواد غذایی را میتوان از نظر ترکیب شیمیایی، منشأ، عملکرد و کاربرد طبقهبندی کرد.
گروههای مهم شامل موارد زیر هستند:
- سورباتها
- بنزواتها
- پروپیوناتها
- استاتها و دیاستاتها
- سولفیتها
- نیتریتها و نیتراتها
- ترکیبات ضدمیکروبی
- آنتیاکسیدانها
- برخی ترکیبات با منشأ طبیعی
هر گروه دارای شرایط عملکرد و کاربرد خاص خود است.
سورباتها؛ یکی از مهمترین گروههای نگهدارنده غذایی
سورباتها از شناختهشدهترین نگهدارندههای مورد استفاده در صنایع غذایی هستند.
مهمترین اعضای این خانواده عبارتاند از:
- اسید سوربیک
- پتاسیم سوربات
- کلسیم سوربات
- سدیم سوربات
در میان آنها، پتاسیم سوربات به دلیل حلالیت مناسب و کاربرد گسترده، اهمیت زیادی در صنایع غذایی دارد.
سورباتها بهویژه برای کنترل رشد کپک و مخمر مورد توجه هستند.
پتاسیم سوربات در چه محصولاتی استفاده میشود؟
پتاسیم سوربات بسته به مقررات و فرمولاسیون میتواند در گروههای مختلف محصولات غذایی استفاده شود.
از جمله:
- نوشیدنیها
- سسها
- مربا و ژله
- محصولات میوهای
- برخی محصولات نانوایی
- برخی فرآوردههای لبنی
- محصولات غذایی اسیدی
با این حال، میزان مصرف و مجاز بودن آن باید برای دسته غذایی مشخص و بازار هدف بررسی شود.
برای مثال، در تولید سس، عواملی مانند pH، فعالیت آب، نوع بستهبندی و بار میکروبی اولیه روی ماندگاری تأثیر دارند.
بنزواتها؛ نگهدارندههای مهم در محصولات غذایی
گروه دیگری از نگهدارندههای شناختهشده، بنزواتها هستند.
مهمترین اعضای این گروه عبارتاند از:
- اسید بنزوئیک
- سدیم بنزوات
- پتاسیم بنزوات
- کلسیم بنزوات
سدیم بنزوات به دلیل حلالیت مناسب و سابقه استفاده گسترده، یکی از مواد اولیه مهم در برخی فرمولاسیونهای غذایی و نوشیدنی محسوب میشود.
عملکرد بنزواتها به شرایط محصول، بهویژه pH، وابستگی دارد.
سدیم بنزوات در چه محصولاتی کاربرد دارد؟
سدیم بنزوات بسته به قوانین و شرایط مصرف میتواند در برخی محصولات مانند:
- نوشیدنیهای اسیدی
- شربتها
- سسها
- چاشنیها
- برخی فرآوردههای میوهای
- مربا و محصولات مشابه
کاربرد داشته باشد.
انتخاب مقدار مصرف نباید صرفاً بر اساس تجربه یا توصیه عمومی انجام شود، بلکه باید نوع محصول و مقررات مربوط به آن بررسی شود.
پروپیوناتها و نقش آنها در صنعت نان
پروپیوناتها یکی از گروههای مهم مواد مورد استفاده برای کنترل کپک در برخی محصولات نانی هستند.
از جمله این ترکیبات میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- اسید پروپیونیک
- پروپیونات کلسیم
- پروپیونات سدیم
- پروپیونات پتاسیم
پروپیونات کلسیم یکی از شناختهشدهترین مواد این گروه در صنعت نانوایی است.
چرا پروپیونات کلسیم در تولید نان اهمیت دارد؟
یکی از مشکلات مهم نانهای بستهبندیشده، رشد کپک در طول دوره نگهداری است.
پروپیونات کلسیم میتواند بخشی از سیستم کنترل این مشکل باشد؛ اما ماندگاری نان فقط به این ماده وابسته نیست.
پارامترهای مهم دیگر عبارتاند از:
- رطوبت
- فعالیت آب
- pH
- فرآیند پخت
- دمای خنکسازی
- بهداشت خط
- آلودگی پس از پخت
- نوع بستهبندی
برای بررسی جامع مواد اولیه و فرآیند تولید محصولات نانی:
استاتها و دیاستاتها
ترکیبات استاتی نیز در برخی کاربردهای غذایی مورد استفاده قرار میگیرند.
از جمله:
- اسید استیک
- سدیم استات
- کلسیم استات
- سدیم دیاستات
این ترکیبات بسته به فرمولاسیون میتوانند در تنظیم اسیدیته و کنترل برخی شرایط میکروبی نقش داشته باشند.
سولفیتها و متابیسولفیتها
سولفیتها گروه دیگری از ترکیبات مورد استفاده در برخی صنایع غذایی هستند.
از جمله:
- دیاکسید گوگرد
- سدیم متابیسولفیت
- پتاسیم متابیسولفیت
- سدیم بیسولفیت
این ترکیبات بسته به کاربرد میتوانند در کنترل برخی میکروارگانیسمها و همچنین کاهش برخی واکنشهای نامطلوب مانند تغییر رنگ نقش داشته باشند.
به دلیل حساسیت برخی افراد به سولفیتها و وجود محدودیتهای قانونی برای برخی کاربردها، استفاده از این ترکیبات باید مطابق مقررات مربوط به محصول انجام شود.
نیتریتها و نیتراتها در صنایع غذایی
نیتریتها و نیتراتها بیشتر در زمینه برخی فرآوردههای گوشتی مورد توجه هستند. این ترکیبات میتوانند در کنترل برخی میکروارگانیسمها، حفظ ویژگیهای رنگی و ایجاد ویژگیهای مشخص در فرآوردههای گوشتی نقش داشته باشند.
اما استفاده از آنها کاملاً وابسته به نوع محصول، مقدار مصرف و مقررات مربوطه است. بنابراین نباید آنها را بهعنوان نگهدارنده عمومی برای همه محصولات غذایی در نظر گرفت.
تفاوت نگهدارندههای ضدمیکروبی و آنتیاکسیدانها
یکی از اشتباهات رایج، قرار دادن تمام مواد افزایشدهنده ماندگاری در یک گروه است. در حالی که نگهدارندههای ضدمیکروبی و آنتیاکسیدانها عملکرد متفاوتی دارند.
نگهدارندههای ضدمیکروبی عمدتاً برای کنترل رشد میکروارگانیسمها استفاده میشوند. آنتیاکسیدانها بیشتر برای کنترل واکنشهای اکسیداسیون کاربرد دارند.
اکسیداسیون میتواند باعث:
- تندشدن چربی
- تغییر طعم
- تغییر بو
- تغییر رنگ
- کاهش کیفیت محصول
شود.
نمونههایی از آنتیاکسیدانهای مورد استفاده در صنایع غذایی
برخی ترکیبات مورد استفاده در این حوزه عبارتاند از:
- اسید اسکوربیک
- اسکورباتها
- توکوفرولها
- BHA
- BHT
- برخی عصارههای گیاهی
هرکدام از این مواد دارای کاربرد و محدودیتهای مشخص هستند.
نقش اسید سیتریک در ماندگاری محصولات غذایی
اسید سیتریک یکی از مواد پرکاربرد در صنایع غذایی است. یکی از نقشهای مهم آن تنظیم اسیدیته محصول است.
از آنجا که pH میتواند بر عملکرد برخی نگهدارندههای ضدمیکروبی اثر بگذارد، تنظیم مناسب اسیدیته ممکن است بخشی از استراتژی کنترل ماندگاری باشد.
pH چه تأثیری بر عملکرد نگهدارنده دارد؟
pH یکی از مهمترین پارامترهای مؤثر بر عملکرد بسیاری از نگهدارندههای اسیدی است.
بهطور کلی، برخی اسیدهای آلی و نمکهای آنها در شرایط اسیدی عملکرد ضدمیکروبی مؤثرتری دارند.
به همین دلیل در طراحی فرمولاسیون باید رابطه میان:
pH + نوع نگهدارنده + غلظت + میکروارگانیسم هدف بررسی شود. این موضوع یکی از دلایلی است که نمیتوان یک نگهدارنده مشخص را برای تمام مواد غذایی بهترین گزینه دانست.
فعالیت آب یا Water Activity چه نقشی در ماندگاری دارد؟
فعالیت آب یا aw یکی دیگر از پارامترهای مهم در کنترل رشد میکروبی است.
کاهش فعالیت آب میتواند رشد بسیاری از میکروارگانیسمها را محدود کند.
به همین دلیل در محصولاتی مانند:
- مربا
- میوه خشک
- محصولات قنادی
- برخی سسها
- برخی محصولات نانوایی
علاوه بر استفاده احتمالی از نگهدارنده های مواد غذایی ، کنترل فعالیت آب نیز اهمیت دارد.
نگهدارندههای غذایی با منشأ طبیعی
در سالهای اخیر توجه تولیدکنندگان و مصرفکنندگان به مواد با منشأ طبیعی افزایش یافته است.
برخی مواد و ترکیبات طبیعی یا زیستی که در زمینه کنترل میکروبی مورد توجه هستند عبارتاند از:
- نیسین
- ناتامایسین
- برخی اسیدهای آلی
- برخی عصارههای گیاهی
البته طبیعی بودن یک ماده بهتنهایی به معنی مناسب یا ایمن بودن آن برای تمام محصولات نیست.
هر ماده باید از نظر ایمنی، اثربخشی، مقدار مصرف، پایداری و مقررات بررسی شود.
نیسین چیست؟
نیسین یک پپتید ضدمیکروبی است که در برخی کاربردهای غذایی برای کنترل بعضی باکتریها مورد استفاده قرار میگیرد.
ویژگی مهم نیسین این است که مکانیسم و طیف اثر آن با موادی مانند سورباتها و بنزواتها یکسان نیست.
بنابراین انتخاب آن باید بر اساس میکروارگانیسم هدف و شرایط واقعی محصول انجام شود.
ناتامایسین چیست؟
ناتامایسین یک ترکیب ضدمیکروبی است که بهخصوص در کنترل برخی کپکها و مخمرها اهمیت دارد.
این ماده در بعضی کاربردهای غذایی، از جمله برخی محصولات لبنی و پنیر، مورد توجه قرار گرفته است.
برای آشنایی بیشتر با کاربرد مواد اولیه و کنترل کیفیت در تولید پنیر:
انتخاب نگهدارنده برای سس
انتخاب نگهدارنده برای سس به عوامل مختلفی بستگی دارد.
مهمترین عوامل عبارتاند از:
- pH
- فعالیت آب
- رطوبت
- نوع روغن و چربی
- نوع مواد اولیه
- نوع میکروارگانیسم هدف
- بستهبندی
- فرآیند حرارتی
- شرایط نگهداری
برای همین، فرمولاسیون یک سس ممکن است به سیستم نگهدارندگی متفاوتی نسبت به سس دیگری نیاز داشته باشد.
انتخاب نگهدارنده برای نان
در محصولات نانی، کنترل کپک یکی از مسائل مهم ماندگاری است. پروپیوناتها از مواد شناختهشده در این زمینه هستند، اما عملکرد نهایی به مجموعهای از عوامل بستگی دارد.
فرمولاسیون، فرآیند پخت، خنکسازی، بهداشت، بستهبندی، رطوبت و شرایط نگهداری همگی در نتیجه نهایی تأثیر دارند.
انتخاب نگهدارنده برای محصولات لبنی و پنیر
محصولات لبنی یک گروه یکسان نیستند. پنیر، ماست، دسرهای لبنی و نوشیدنیهای لبنی هرکدام شرایط متفاوتی دارند.
در پنیر نیز عواملی مانند:
- میزان رطوبت
- pH
- فعالیت آب
- فرآیند رسیدن
- نوع بستهبندی
- مدت نگهداری
در انتخاب روش کنترل ماندگاری اهمیت دارند.
انتخاب نگهدارنده برای نوشیدنیها
نوشیدنیها نیز از نظر فرمولاسیون بسیار متنوع هستند. در بسیاری از نوشیدنیهای اسیدی، pH یکی از عوامل مهم در انتخاب سیستم نگهدارندگی است.
اما در کنار pH باید موارد دیگری مانند:
- قند
- اسیدیته
- کربناسیون
- فرآیند حرارتی
- نوع بستهبندی
- شرایط نگهداری
نیز بررسی شوند.
چگونه بهترین نگهدارنده غذایی را انتخاب کنیم؟
انتخاب نگهدارنده های مواد غذایی بهتر است بهصورت مرحلهای انجام شود.
مرحله اول؛ مشخص کردن مشکل ماندگاری
ابتدا باید مشخص شود مشکل اصلی چیست:
- کپک؟
- مخمر؟
- باکتری؟
- اکسیداسیون؟
- تغییر رنگ؟
- تغییر طعم؟
مرحله دوم؛ بررسی مشخصات محصول
پارامترهایی مانند:
- pH
- aw
- رطوبت
- چربی
- قند
- نمک
- بستهبندی
بررسی شوند.
مرحله سوم؛ انتخاب مواد کاندید
بر اساس میکروارگانیسم هدف و شرایط محصول، چند ماده مناسب انتخاب شود.
مرحله چهارم؛ انجام آزمون پایلوت
مواد منتخب در شرایط واقعی فرمولاسیون آزمایش شوند.
مرحله پنجم؛ بررسی ماندگاری
محصول در شرایط نگهداری واقعی و در صورت نیاز شرایط تسریعشده مورد بررسی قرار گیرد.
مرحله ششم؛ بررسی مقررات
مجاز بودن ماده و مقدار مصرف باید برای دسته غذایی موردنظر و بازار هدف بررسی شود.
چرا انتخاب نگهدارنده فقط بر اساس قیمت اشتباه است؟
قیمت هر کیلوگرم ماده اولیه بهتنهایی معیار مناسبی برای انتخاب نیست.
یک ماده ارزانتر ممکن است در فرمولاسیون مشخص عملکرد ضعیفتری داشته باشد و در نهایت باعث افزایش مصرف، کاهش ماندگاری یا نیاز به ترکیب با مواد دیگر شود.
بنابراین بهتر است هزینه مؤثر ماده در فرمولاسیون و عملکرد واقعی آن در نظر گرفته شود.
هنگام خرید نگهدارنده غذایی چه مشخصاتی را بررسی کنیم؟
برای خرید صنعتی بهتر است حداقل موارد زیر بررسی شوند:
- نام شیمیایی
- نام تجاری
- CAS Number
- INS Number
- گرید غذایی
- برند
- کشور سازنده
- خلوص
- مشخصات فیزیکی
- حلالیت
- رطوبت
- مشخصات میکروبی در صورت نیاز
- COA
- SDS
- بستهبندی
- شرایط نگهداری
در صورت تفاوت اطلاعات میان برندها باید از عبارت Typical Specification استفاده شود.
مقادیر Typical Specification ممکن است بر اساس برند، گرید، کشور سازنده و روش آزمون متفاوت باشند و COA هر محموله ملاک نهایی مشخصات همان محموله است.
منابع معتبر برای بررسی نگهدارندههای غذایی
برای بررسی علمی و مقرراتی نگهدارنده های مواد غذایی و افزودنیهای غذایی، منابع معتبر بینالمللی اهمیت زیادی دارند.
Codex Alimentarius
استاندارد عمومی افزودنیهای غذایی یا Codex GSFA یکی از منابع مهم برای بررسی کاربرد افزودنیها در دستههای مختلف غذایی است.
سازمان ایمنی غذایی اروپا یا EFSA Food Additives اطلاعات علمی و ارزیابیهای ایمنی مربوط به افزودنیهای غذایی را منتشر میکند.
JECFA
کمیته مشترک کارشناسی FAO/WHO درباره افزودنیهای غذایی یا JECFA Food Additives نیز ارزیابیهای علمی و مشخصات فنی بسیاری از افزودنیهای غذایی را بررسی کرده است.
FDA
پایگاه رسمی FDA Food Additives نیز برای بررسی اطلاعات مربوط به افزودنیهای غذایی و الزامات کاربرد آنها یکی از منابع معتبر محسوب میشود.
PubChem
برای بررسی اطلاعات شیمیایی، ساختار مولکولی، شناسهها و خواص مواد میتوان از پایگاه PubChem استفاده کرد.
آیا نگهدارندههای غذایی خطرناک هستند؟
نمیتوان تمام نگهدارندهها را با یک پاسخ کلی «خطرناک» یا «بیخطر» دانست.
ایمنی هر ماده به عواملی مانند:
- هویت شیمیایی
- میزان مصرف
- نوع محصول
- شرایط مصرف
- گروه مصرفکننده
- میزان دریافت
- مقررات مربوط به کاربرد
وابسته است.
به همین دلیل سازمانهایی مانند EFSA و JECFA مواد را بهصورت علمی ارزیابی میکنند و برای بسیاری از آنها شرایط و محدودیتهای مصرف مشخص میشود.
بنابراین در صنایع غذایی باید همواره نوع ماده، گرید کاربرد مقدار مصرف و مقررات مربوط به محصول در کنار یکدیگر بررسی شوند.
مواد اولیه مرتبط با نگهدارندههای غذایی
در زنجیره تأمین مواد اولیه صنایع غذایی، انتخاب نگهدارنده باید بر اساس نوع محصول و مشکل واقعی ماندگاری انجام شود.
در مجموعه محصولات مرتبط با این حوزه، میتوانید برای بررسی مشخصات فنی و شرایط تأمین موادی مانند پتاسیم سوربات، سدیم بنزوات، پروپیونات کلسیم، نیسین، ناتامایسین و اسید اسکوربیک به صفحات تخصصی محصولات مراجعه کنید.
همچنین برای بررسی کاربرد این مواد در صنایع مختلف، میتوان از مقالات تخصصی صنعت تولید انواع نان، صنعت تولید انواع سس و صنعت تولید انواع پنیر استفاده کرد.
جمعبندی
نگهدارنده های مواد غذایی بخش مهمی از فناوری افزایش ماندگاری مواد غذایی هستند، اما عملکرد آنها بهتنهایی تعیینکننده کیفیت نهایی محصول نیست.
پارامترهایی مانند pH، فعالیت آب، میکروارگانیسم هدف، فرمولاسیون، فرآیند تولید، بهداشت، بستهبندی و شرایط نگهداری همگی باید در کنار ماده نگهدارنده بررسی شوند.
سورباتها، بنزواتها، پروپیوناتها، سولفیتها، نیسین و ناتامایسین هرکدام کاربرد و مکانیسم متفاوتی دارند.
همچنین آنتیاکسیدانهایی مانند اسید اسکوربیک را نباید با نگهدارندههای ضدمیکروبی یکسان دانست؛ زیرا هدف اصلی آنها کنترل واکنشهای اکسیداسیون است.
بنابراین به جای پرسیدن «بهترین نگهدارنده غذایی چیست؟»، سؤال فنیتر این است:
برای این محصول، این pH، این فعالیت آب، این میکروارگانیسم هدف و این شرایط نگهداری، کدام سیستم نگهدارندگی مناسبتر است؟
این رویکرد به تولیدکننده کمک میکند به جای انتخاب یک ماده صرفاً بر اساس قیمت یا شهرت، تصمیمی مبتنی بر فرمولاسیون، عملکرد، ایمنی و الزامات قانونی اتخاذ کند.
سوالات متداول درباره نگهدارندههای غذایی
نگهدارنده غذایی چیست؟
نگهدارنده غذایی مادهای است که برای کنترل فساد، رشد برخی میکروارگانیسمها یا حفظ کیفیت مواد غذایی در طول نگهداری استفاده میشود.
بهترین نگهدارنده غذایی کدام است؟
یک نگهدارنده واحد برای تمام مواد غذایی بهترین گزینه نیست. انتخاب ماده به نوع محصول، pH، فعالیت آب، میکروارگانیسم هدف، فرمولاسیون، فرآیند تولید و مقررات مربوط بستگی دارد.
تفاوت پتاسیم سوربات و سدیم بنزوات چیست؟
هر دو از نگهدارندههای شناختهشده هستند، اما خواص شیمیایی، شرایط عملکرد و کاربرد آنها یکسان نیست. انتخاب میان آنها باید بر اساس شرایط واقعی فرمولاسیون انجام شود.
پروپیونات کلسیم برای چه محصولاتی استفاده میشود؟
پروپیونات کلسیم بهویژه در برخی محصولات نانی برای کمک به کنترل رشد کپک کاربرد دارد. مقدار مصرف و شرایط استفاده باید بر اساس فرمولاسیون و مقررات مربوط به محصول تعیین شود.
آیا نگهدارنده باعث افزایش ماندگاری همه مواد غذایی میشود؟
خیر. ماندگاری به مجموعهای از عوامل مانند pH، فعالیت آب، فرآیند حرارتی، بهداشت، بستهبندی، شرایط نگهداری و فرمولاسیون وابسته است.
آیا نگهدارنده طبیعی بهتر از نگهدارنده سنتزی است؟
منشأ طبیعی یا سنتزی بهتنهایی معیار کافی برای ارزیابی عملکرد یا ایمنی نیست. هر ماده باید بر اساس شواهد علمی، کاربرد، مقدار مصرف و مقررات ارزیابی شود.
آیا اسید اسکوربیک در دسته نگهدارنده های مواد غذایی است؟
اسید اسکوربیک بیشتر بهعنوان آنتیاکسیدان و ماده عملکردی شناخته میشود و نقش آن با نگهدارندههای ضدمیکروبی یکسان نیست.
COA در خرید نگهدارنده چه اهمیتی دارد؟
COA یا گواهی آنالیز، نتایج آزمایش مربوط به یک محموله مشخص را ارائه میکند و برای کنترل کیفیت خرید صنعتی اهمیت زیادی دارد. در صورت تفاوت مشخصات بین برندها، COA همان محموله باید ملاک نهایی باشد.