2.13. Konserwacja żywności a konsekwencje zdrowotne

Masowo produkowana żywność zawiera substancje zwane dodatkami do żywności, o których obecności informuje umieszczony na opakowaniu produktu symbol składający się z litery E i numeru. Dodatki do żywności budzą często wśród konsumentów niepokój w związku z wpływem na ludzkie zdrowie. Czy można więc bezpiecznie spożywać produkty, które je zawierają?

Już wiesz: 

  • że substancje odżywcze to białka, tłuszcze, węglowodany, witaminy oraz sole mineralne;
  • że psuciu się żywności sprzyja obecność tlenu i wilgoć, a powodują je bakterie i grzyby;
  • że podczas produkcji i przechowywania żywności zachodzą różne procesy chemiczne.

Nauczysz się: 

  • wymieniać przyczyny psucia się żywności;
  • omawiać sposoby konserwowania żywności oraz podawać przykłady środków konserwujących;
  • wyjaśniać, w jakim celu stosuje się różne dodatki do żywności (np. przeciwutleniacze, substancje nadające żywności cechy sensoryczne odbierane przez nasze zmysły, tj. smak, zapach, wygląd);
  • które produkty zawarają dodatki do żywności;
  • odróżniać oznaczenia niektórych barwników, przeciwutleniaczy, środków zagęszczających i konserwantów, wskazywać te, które mogą mieć szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka;
  • jakie są konsekwencje zdrowotne stosowania dodatków do żywności.

1. Przyczyny psucia się żywności

Żywność (mięso, ryby, owoce, warzywa) szybko traci wartości smakowe, kwaśnieje, jełczeje, gnije i wskutek tego nie nadaje się do spożycia. Psucie zachodzi pod wpływem czynników fizykochemicznych lub biologicznych. Do czynników fizykochemicznych należą: światło, powietrze, woda, temperatura*, natomiast do biologicznych – bakterie i grzyby.
Istotne znaczenie toksykologiczne mają zmiany chemiczne składników żywności. Obrane jabłka, ziemniaki, pieczarki szybko brązowieją. Jest to wynik procesu, który zachodzi w obecności tlenu, z udziałem obecnych w ich komórkach katalizujących ten proces enzymów. Działanie enzymów można zahamować poprzez gotowanie lub dodanie antyutleniacza, np. kwasu cytrynowego.
Innym powodem strat żywności jest pleśnienie wywoływane przez grzyby pleśniowe. Dawniej chleb nie pleśniał, ale czerstwiał – wysychał i twardniał, ponieważ tracił wodę. Obecnie w piekarniach stosuje się chemiczne dodatki, które zatrzymują jego wysychanie i sprawiają, że dłużej jest świeży, ale staje się doskonałą pożywką dla pleśni. Substancjami konserwującymi, zapobiegającymi pleśnieniu chleba są często kwas sorbowy (kwas sorbinowy) i sorbiniany E 200–203.
W wyniku działania tlenu, światła i wilgoci zachodzi jełczenie tłuszczów. Polega ono na powstawaniu wolnego kwasu masłowego (butanowego), a towarzyszy mu wydzielanie przykrego zapachu. Aby zapobiegać jełczeniu tłuszczów, należy przechowywać je w chłodnych i suchych warunkach, bez dostępu światła słonecznego.
Przyczyną kwaśnienia mleka są przemiany spowodowane rozwojem mikroorganizmów, które przekształcają zawarte w mleku cukry w kwas mlekowy. Trwałość mleka wydłuża się, poddając je procesowi wysokotemperaturowemu, tzw. pasteryzacja UHT. Przez kilka sekund mleko ogrzewa się do temperatury przekraczającej 100°C, a następnie równie szybko się je schładza. W tej temperaturze mikroorganizmy giną, a produkt nie traci swych wartości odżywczych.

2. Sposoby przechowywania i konserwowania żywności

Przechowując żywność, dąży się, aby była ona zabezpieczona przed niebezpiecznymi zmianami jakości, będącymi wynikiem procesów biologicznych i chemicznych i przez dłuższy czas przydatna do spożycia. Wyróżnia się fizyczne i chemiczne metody konserwowania żywności. Do metod fizycznych należą m.in. przechowywanie żywności w niskiej temperaturze lub stosowanie wysokich temperatur – na przykład gotowanie i pasteryzowanie, wykorzystanie opakowań hermetycznych oraz promieniowania jonizującego. Chemiczne metody konserwowania żywności polegają na dodawaniu do niej substancji chemicznych, np. kwasu benzoesowego, kwasu sorbowego, tlenku siarki(IV), azotanu(V). Niestety, zmiany fizyczne i chemiczne, które pojawiają się w środkach spożywczych w wyniku stosowania tych metod, niekiedy zmniejszają wartość biologiczną pokarmów i mogą powodować skutki szkodliwe dla zdrowia.

3. Substancje konserwujące dodawane do żywności

Pierwszymi naturalnymi środkami chroniącymi żywność przed zepsuciem (konserwantami) były sól i cukier, nieco później odkryto konserwujące właściwości octu i innych kwasów, np. wytwarzanych przez mikroorganizmy podczas kwaszenia (kapusty, ogórków). Substancje te zmieniają środowisko życia mikroorganizmów, uniemożliwiając rozwój większości z nich. Obecnie znanych jest wiele środków konserwujących naturalnych i sztucznych.
Wiele substancji dodawanych do żywności zostało poddanych gruntownym badaniom pod względem ich możliwego działania na organizm człowieka. Wyniki tych badań przyczyniły się do zebrania i szczegółowych informacji o właściwościach dodatków do żywności. Najbardziej znanym spisem jest klasyfikacja stosowana w UE. Substancje dodawane do żywności oznakowane zostały symbolem E (jak Europa) i liczbą zgodną z międzynarodowym systemem numerycznym – INS (ang. International Numbering System). Symbole E umieszczone na opakowaniach są deklaracją producenta, że substancje dodane do żywności zostały użyte w ilości odpowiadającej przeznaczeniu i pochodzą z listy zatwierdzonej przez władze Wspólnoty Europejskiej oraz że zgodnie z obecnym stanem wiedzy nie są szkodliwe dla zdrowia przy właściwym ich stosowaniu. Lista dodatków E pozwala konsumentowi dowolnej narodowości zorientować się, jaki jest faktyczny skład chemiczny produktu spożywczego.
E-dodatki do żywności to najlepiej przebadana grupa związków wchodzących w jej skład. Dodanie konserwantów podnosi bezpieczeństwo i jakość produktu. Nie należy zatem mieć zaufania do etykiet bez symboli E, ponieważ nie wiadomo, jakich dodatków użył producent. Można bowiem przypuszczać, że aby osiągnąć odpowiednią trwałość produktu, wytwórca musiał jednak zastosować jakieś dodatki.
Tabela 1. Najczęściej stosowane E dodatki do żywności
Typ dodatkówSymbol EPrzykłady
SkładnikSymbol E
Barwniki100–199koszenilaE 120
Konserwanty200–299kwas benzoesowyE 210
dwutlenek węgla (tlenek węgla(IV))E 290
Przeciwutleniacze, stabilizatory300–399kwas L-askorbinowyE 300
kwas cytrynowyE 330
Emulgatory oraz środki zagęszczające400–499guma guarE 412
guma arabskaE 414
lecytyna sojowa E 322
fosforany(V) i polifosforany(V) sodu i potasuE 450
Inne środki pomocnicze500–599węglan sodu (soda) E 500a
wodorowęglan sodu (soda oczyszczona)E 500b
węglan amonuE 503a
Wzmacniacze smaku600–699glutaminian soduE 621
Inne: środki słodzące, nabłyszczające itp.900–999aspartamE 951
Zagęstniki, stabilizatory i inne1000+  

Sól kuchenna, czyli chlorek sodu

Konserwowanie mięsa przez zastosowanie soli kamiennej jest jedną z najstarszych i najbardziej popularnych metod konserwowania mięsa, obok suszenia i wędzenia. W roztworze soli kamiennej o stężeniu 10% rozwój większości bakterii gnilnych zostaje wstrzymany. Działanie soli kamiennej ma charakter bakteriostatyczny, co oznacza, że powstrzymuje rozwój drobnoustrojów, ale ich nie zabija. Wadą tej metody konserwowania jest utrata niektórych witamin i soli mineralnych. Poza tym trzeba się liczyć z utratą wilgoci i przeniknięciem chlorku sodu do mięsa.
Sól kuchenna w naszej diecie pochodzi głównie z produktów wysoko przetworzonych, a nie z produktów naturalnych czy soli dodawanej w trakcie przygotowywania potraw. Skutkiem tego jest nadmierne jej spożywanie. Zbyt duża ilość soli negatywnie wpływa na stan naszego zdrowia. Powoduje m.in. nadciśnienie tętnicze, miażdżycę oraz zwiększa ryzyko zachorowania na choroby serca i układu krążenia.

Ważne

WHO (Światowa Organizacja Zdrowia) zaleca całkowite spożycie soli na poziomie nie większym niż 5 g/dzień (2000 mg sodu, czyli około 1 łyżeczki).
Tabela 2. Zawartość soli w wybranych produktach żywnościowych
Produkt świeżyZawartość soli g/100 g produktuProdukt przetworzonyZawartość soli g/100 g produktu
groszek zielony0,005groszek zielony konserwowy0,45
ogórek0,028ogórek kwaszony1,76
pomidor0,020keczup2,40
ser twarogowy0,110ser typu „feta”2,75
szynka surowa wieprzowa0,120szynka wiejska2,57

Ciekawostka

Jak ustalić, ile soli kuchennej zjadamy?
Należy czytać informacje na etykietach opakowań. Producenci nie zawsze podają zawartość soli kuchennej w produkcie, ale często na opakowaniach znajdują się informacje o zawartości sodu.
1 g sodu odpowiada około 2,5 g soli, czyli łatwo obliczyć:
masa soli lewy-nawias-kwadratowy g prawy-nawias-kwadratowy = masa sodu [g] × 2,5

Kwas benzoesowy i kwas sorbowy

Kwas benzoesowy (E 210) oraz jego sole mają właściwości konserwujące w środowisku kwasowym (pH 2,0–4,5). Ich działanie polega głównie na hamowaniu rozwoju drożdży. Słabiej hamują rozwój bakterii. Skuteczność ich działania zwiększa się w obecności tlenku siarki(IV), tlenku węgla(IV) i soli kuchennej. W organizmie kwas benzoesowy i jego sole są szybko wchłaniane i metabolizowane w wątrobie, a następnie wydalane z moczem. Wyraźne objawy zatrucia, takie jak wymioty i bóle głowy, są obserwowane jedynie po spożyciu bardzo dużych dawek, tj. jednorazowo około 40 g kwasu benzoesowego. U alergików i astmatyków substancje te mogą wywołać reakcje uczuleniowe.
Kwas sorbowy (sorbinowy) (E 200) występuje w przyrodzie w owocach jarzębiny, jednak jako dodatek do żywności otrzymywany jest syntetycznie. Wykazuje działanie konserwujące, hamując rozwój pleśni i drożdży w produktach kwaśnych o pH 3,0–6,0, gdzie działa skuteczniej niż kwas benzoesowy. Hamuje rozwój wielu rodzajów bakterii, z wyjątkiem bakterii kwasu mlekowego. Dzięki temu jest szczególnie użyteczny przy wyrobie kiszonek. Kwas sorbowy znalazł zastosowanie głównie do konserwowania sosów warzywnych, kiszonek, dżemów, galaretek i marmolad. Jest zaliczany do najbezpieczniejszych konserwantów, gdyż w organizmie ludzkim ulega procesowi typowemu dla kwasów tłuszczowych, a produktami końcowymi jego metabolizmu są przeważnie tlenek węgla(IV) i woda.

Doświadczenie 2.13.1. Wpływ kwasu benzoesowego i sorbowego na proces psucia się chleba

Problem badawczy:  
Czy dodatek kwasu benzoesowego lub sorbowego wpływa na trwałość chleba?
Hipoteza: 
Dodatek kwasu benzoesowego lub sorbowego wstrzymuje lub opóźnia proces psucia się chleba.
Co będzie potrzebne: 
  • chleb,
  • kwas benzoesowy,
  • kwas sorbowy,
  • woda destylowana,
  • 3 zlewki,
  • 3 szalki Petriego,
  • 2 probówki,
  • 2 łyżeczki,
  • 2 bagietki, szczypce.
Instrukcja: 
  1. 1.
    Do 3 zlewek wlej 100 cm3 wody destylowanej o temperaturze około 20°C.
  2. 2.
    W zlewce nr 1 rozpuść pół łyżeczki (około 0,2 g) kwasu sorbowego.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
  3. 3.
    W zlewce nr 2 rozpuść pół łyżeczki (około 0,2 g) kwasu benzoesowego.
  4. 4.
    Do każdej zlewki włóż mały kawałek chleba.
  5. 5.
    Następnie zwilżone kawałki chleba przenieś do szalek Petriego i zamknij je.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
  6. 6.
    Przechowuj te naczynia w temperaturze pokojowej przez kilka dni‬‬‬‬‬‬‬‬‬.‬‬‬‬
  7. 7.
    Obserwuj, kiedy i na której próbce pojawi się pleśń.
Podsumowanie: 
Obserwacja próbek pozwoli stwierdzić, w obecności którego z użytych związków rozwój pleśni jest utrudniony. Związek ten można uznać za dobry środek konserwujący, przeciwdziałający pleśnieniu chleba.
Tabela 3. Tabela do doświadczenia
 Obserwacje
Próba 1Próba 2Próba 3
Dzień 1   
Dzień 2   
Dzień 3   
Dzień 4   
    
    
    

Witamina C – konserwant i antyutleniacz

Witamina C, czyli kwas askorbinowy (E 300), jest naturalnym składnikiem diety oraz substancją stanowiącą dodatek do produktów spożywczych. Ma właściwości konserwujące i przeciwutleniające. Występuje powszechnie w wielu owocach i produktach spożywczych, np. cytrusach, jabłkach, czarnej porzeczce, w pomidorach, papryce, ziemniakach, kiszonej kapuście. Jest jednym z najlepiej poznanych i nieodzownych składników pokarmu człowieka. Wpływa na prawidłowy stan tkanki łącznej, uczestniczy w procesach utleniania biologicznego oraz poprawia ogólną odporność organizmu. Niedobór tej witaminy (awitaminoza) powoduje szkorbut (gnilec). Dzienne zapotrzebowanie organizmu na kwas askorbinowy wynosi około 100 mg.
Witamina C jest bezbarwną lub żółtawą substancją stałą, bez zapachu, o lekko kwaśnym smaku, rozpuszczalnym w wodzie i alkoholu. Na skalę przemysłową otrzymuje się ją z glukozy. W roztworach pod wpływem światła i podwyższonej temperatury rozkłada się (utlenia) do nieaktywnego biologicznie związku chemicznego.

Tlenek siarki(IV)

Tlenek siarki(IV) jest jednym z najstarszych chemicznych środków konserwujących. Był już stosowany w starożytności. Skutecznie działa na bakterie oraz pleśnie, słabiej natomiast na rozwój drożdży. Jako silny przeciwutleniacz zapobiega tzw. brunatnieniu żywności. Tlenek siarki(IV) używany jest głównie do konserwowania win, suszonych warzyw i owoców oraz dezynfekcji pomieszczeń i zbiorników. W produktach poddanych długotrwałej obróbce cieplnej związek ten powoduje straty witamin. Może wywoływać alergię, dlatego nie powinno się go dodawać do żywności przeznaczonej do bezpośredniego spożycia.

4. Czy wszystko, co naturalne jest naprawdę naturalne, a sztuczne – naprawdę sztuczne?

Wśród konsumentów wiele emocji budzi podział dodatków do żywności na naturalne i sztuczne. W potocznej ocenie środki pozyskane na drodze syntezy chemicznej są szkodliwe dla zdrowia, natomiast substancje „naturalne”, tzn. pochodzenia roślinnego i zwierzęcego oraz uzyskane na drodze fermentacji lub innych procesów biologicznych, są bezpieczne. Z punktu widzenia toksykologicznego podział dodatków do żywności na zdrowe i szkodliwe nie pokrywa się z podziałem na dodatki naturalne i sztuczne. Istotne jest to, czy stosowany środek jest bezpieczny dla zdrowia konsumenta, a nie to, jakimi metodami został pozyskany.
*Zapoznaj się z fragmentem artykułu naukowego dotyczącego dodatków do żywności

Do przeczytania:

Powszechnie uważa się, że to, co naturalne, jest dobre i bezpieczne dla naszego zdrowia, dlatego najbardziej poszukiwane i cenione są dodatki do żywności pochodzące z naturalnych źródeł. Aromaty, barwniki i konserwanty są popularnymi dodatkami, często stosowanymi w postaci związków syntetycznych. Aromaty syntetyczne „identyczne z naturalnymi” w porównaniu z naturalnymi są tanie, dostępne i proste w użyciu. Nowe perspektywy w pozyskiwaniu naturalnych substancji konserwujących i aromatów daje biotechnologia. Używane barwniki są zarówno naturalne, jak i sztuczne, ostatnio popularne stają się barwniki syntetyczne „identyczne z naturalnymi". Niezależnie jednak czy stosuje się substancje naturalne, czy syntetyczne, ciągle najbardziej istotny pozostaje problem właściwych dawek. [Przemysł Spożywczy 2005]
Substancje konserwujące stanowią tylko niewielką grupę wśród substancji dodawanych do żywności. Dodatki do żywności stosuje się także w celu: poprawy smaku, zapachu, barwy i konsystencji.
Dodawanie barwników do żywności wzbudza wiele kontrowersji. Można spotkać się z opinią, że barwienie żywności wprowadza w błąd konsumentów. Z kolei część konsumentów uważa, że dozwolone powinno być tylko barwienie artykułów spożywczych przy użyciu barwników naturalnych i identycznych z naturalnymi i że należy kategorycznie zabronić stosowania w tym celu barwników syntetycznych. Znane są fakty z przeszłości, które mogły przyczynić się do powstawania takich opinii. W 1936 roku dowiedziono, że jeden ze stosowanych w tamtych czasach powszechnie barwników syntetycznych – żółcień masłowa – ma silne właściwości rakotwórcze. Jednak na podstawie aktualnych badań substancje barwiące, które są stosowane w Polsce, obecnie nie budzą większych zastrzeżeń toksykologów.
Substancje słodzące stosuje się jako słodziki stołowe, m.in. w celu nadania słodkiego smaku środkom spożywczym bez dodatku cukru. Zapotrzebowanie na te substancje jest związane ze względami ekonomicznymi oraz zdrowotnymi (wzrastająca liczba diabetyków i ludzi otyłych). Intensywność smaku słodkiego jest zróżnicowana w zależności od rodzaju środka słodzącego, jego stężenia, pH i temperatury. Wzorem w ustalaniu intensywności smaku słodkiego jest sacharoza, której słodkość przyjęto wartość jeden.
Tabela 4. Słodkość wybranych substancji słodzących
Substancja słodzącaSymbolSłodkość
SorbitolE 4200,5–0,6
KsylitolE 9671,0
AspartamE 951160–200
SacharynaE 954300–500

Ciekawostka

Aspartam (E 951) jest jedną z najpowszechniej stosowanych substancji słodzących oraz budzących największe kontrowersje. Bezpieczeństwo jego stosowania było przedmiotem wielu badań naukowych. W organizmie człowieka aspartam rozkłada się na dwa występujące naturalnie aminokwasy – fenyloalaninę i kwas asparaginowy, dlatego twierdzono, że jego spożycie nie wiąże się z żadnym ryzykiem. Pod koniec lat 90. XX wieku opublikowano wyniki kilku wyrywkowych badań, które sugerowały, że aspartam powoduje choroby nowotworowe. Do tej pory jednak żadne inne badania nie potwierdziły tej teorii.
Aspartam jest stosowany jako substancja słodząca do napojów typu cola light, niskokalorycznych jogurtów, soków owocowych, płatków śniadaniowych, gum do żucia, syropów do kawy, ciast, czekolad i batoników bez cukru.

Ciekawostka

Dlaczego producenci tworzą dodatki do żywności na drodze syntezy chemicznej, a nie pozyskują ich z produktów naturalnych?
Dobrym przykładem jest tu jeden z najbardziej popularnych związków zapachowych – wanilina. Kilogram naturalnej waniliny wyekstrahowanej z owoców Vanilla planifolia, rośliny z rodziny storczykowatych, rosnącej w Ameryce Południowej i Środkowej kosztuje około 4000 dolarów. Kilogram waniliny otrzymanej na drodze syntezy chemicznej, o budowie i właściwościach identycznych z tą, która występuje w strąkach rośliny, kosztuje tylko 12–15 dolarów. Jeszcze bardziej opłacalna jest produkcja sztucznej etylowaniliny, gdyż jej siła aromatyzowania żywności jest 3,5 razy większa od tej, jaką przejawia waniliny.

Podsumowanie

  • Substancje konserwujące żywność są stosowane od tysięcy lat.
  • Konserwanty to substancje przedłużające trwałość żywności.
  • Popularnymi substancjami konserwującymi są na przykład sól kuchenna, kwas askorbinowy, kwas benzoesowy, kwas sorbowy, kwas octowy.
  • Nie tylko konserwanty są wykorzystywane jako dodatki do żywność, często stosuje się w tym celu także substancje poprawiające barwę, konsystencję oraz smak produktów.

Praca domowa

Polecenie 2.13.1.

Przygotuj kilka opakowań produktów spożywczych, np. po:
  • żelkach,
  • suszonych morelach,
  • rodzynkach w czekoladzie,
  • jogurcie (dwa rodzaje – jeden light),
  • zupie w proszku,
  • batonie.
Przeanalizuj informacje na etykietach i wybierz produkt, który:
  • nie zawiera sztucznych barwników;
  • nie jest konserwowany tlenkiem siarki(IV);
  • jest konserwowany tlenkiem siarki(IV), a tym samym może szkodzić osobom chorym na astmę;
  • zawiera benzoesan sodu.
Skorzystaj z tabeli zawierającej spis dodatków do żywności.

Słowniczek

Definicja

barwniki –
substancje nadające barwę albo przywracające barwę produktom

Definicja

E-dodatki do żywności –
substancje dodawane do żywności w celu polepszenia jej jakości, gruntownie przebadane i spełniające normy europejskie, np. substancje konserwujące oznaczone są kodami od E 200 do E 299

Definicja

konserwant –
związek lub mieszanina związków chemicznych, powodujący przedłużenie trwałości produktów spożywczych

Definicja

metody konserwowania żywności –
metody mające na celu zachowanie i utrzymanie żywności w niezmienionym stanie poprzez zabezpieczenie jej przed niekorzystnym wpływem czynników chemicznych (utlenianie), fizycznych (temperatura, światło) lub biologicznych (mikroorganizmy), np. zamrażanie mięsa, suszenie owoców, marynowanie ogórków

Definicja

substancje słodzące –
substancje wywołujące wrażenie słodkości

Zadania

Zadanie 2.13.1.

Zadanie 2.13.2.

Zadanie 2.13.3.