Conservateur alimentaire : qu’est-ce que l’acide sorbique (E200) ?

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Conservateurs alimentaires : qu'est-ce que l'acide sorbique ?
Le chimiste allemand August Wilhelm von Hofmann a isolé pour la première fois l’acide sorbique de Sorbus aucuparia (aussi appelé sorbier et sorbier) en 1859

L’acide sorbique comme conservateur (et ses sels, le sorbate de sodium, le sorbate de potassium et le sorbate de calcium) est l’un des plus couramment utilisés dans les aliments. Certaines de ses applications incluent les vins, les fromages, les jus de fruits, la viande et les produits à base de poisson. L’acide sorbique a également le même objectif dans les produits cosmétiques. Lorsqu’il est ajouté aux soins personnels et aux cosmétiques, il empêche la croissance des micro-organismes. Comme il a tendance à s’oxyder, un autre agent antimicrobien, l’acide citrique, est normalement combiné pour empêcher tout changement de couleur.

Ainsi, en revenant à l’acide sorbique comme conservateur alimentaire, tout a commencé en 1859. C’est lorsqu’August Wilhelm von Hofmann, un chimiste allemand, a isolé pour la première fois l’acide sorbique de l’huile de sorbier par distillation. Cependant, l’intérêt pour l’acide était minime jusqu’à ce que son efficacité à inhiber la croissance des micro-organismes soit découverte à la fin des années 1930. Après cela, il y a eu la production commerciale d’acide sorbique dans les années 1940. La demande a commencé à croître dans les années 1980, lorsque les entreprises de viande ont commencé à utiliser l’acide sorbique comme alternative aux nitrites pour prévenir le botulisme. Les nitrites sont connus pour produire des nitrosamines, qui sont cancérigènes.

Discutons plus loin.

QU’EST-CE QUE L’ACIDE SORBIQUE ?

L'acide sorbique

L’acide sorbique est un acide gras insaturé à 6 chaînes d’origine naturelle. Sa formule chimique est CH3(CH)4CO2H. Son numéro E est E200. Les numéros E représentent les additifs alimentaires utilisés dans l’Union européenne. L’acide sorbique se présente sous forme de poudre blanche ou de poudre cristalline, légèrement acide et a un goût astringent. À l’état sec, l’acide sorbique est stable, même à température ambiante. Mais il est instable dans les solutions aqueuses car il se décompose par oxydation. Cela forme des produits tels que des composés carbonylés. Le taux d’oxydation varie en fonction de plusieurs facteurs. L’oxydation est plus rapide sous un faible pH, une exposition à la lumière et une température élevée. Le brunissement des aliments est un signe de dégradation de l’acide sorbique.

Bien que l’acide sorbique soit utilisé seul comme conservateur, il a une faible solubilité dans l’eau de 0,15 g/100 ml à température ambiante. Pour cette raison, l’acide sorbique est utilisé pour les produits alimentaires à faible teneur en eau tels que les fruits secs, les fromages et les produits de boulangerie. Les sels (sorbates) de l’acide sorbique, en particulier le sorbate de potassium (E202) et le sorbate de sodium (E201), sont plus couramment utilisés pour des applications nécessitant une plus grande solubilité dans l’eau ou des aliments sous forme liquide. L’autre sel de sorbate de calcium (E203) a des utilisations limitées.

MÉTHODES DE PRODUCTION

L’acide sorbique est naturellement présent sous forme de lactose, l’acide parasorbique dans orbus aucuparia, d’où le nom. Mais commercialement, l’acide sorbique est synthétisé par plusieurs méthodes. Ceux-ci incluent la condensation du crotonaldéhyde et de l’acide acétique ou malonique dans une solution de pyridine. Cela se fait en chauffant le mélange pendant plusieurs heures sous bain de vapeur. Après cela, l’évolution du dioxyde de carbone s’arrête. Ensuite, le mélange est refroidi. Après quoi, de l’acide sulfurique concentré est ajouté tout en agitant. Cela sépare la majeure partie de l’acide sorbique à la fois. Le refroidissement de la solution dans un bain de glace pendant 3 heures permet d’obtenir le reste du produit. Puis, filtration et lavage à l’eau glacée. Ensuite, l’acide passe par recristallisation à l’aide d’eau bouillante. L’acide purifié se sépare par repos pendant une nuit dans la glacière, puis est filtré. Le rendement de cette procédure est d’environ 28 à 32 %. Vous pouvez en savoir plus sur cette procédure sur Synthèse organique.

Une autre méthode de production d’acide sorbique est la condensation de crotonaldéhyde et de cétène. Cela se fait à l’aide d’un catalyseur tel que le trifluorure de bore dans l’éther. Et puis convertir le polyester produit en acide sorbique par saponification. Ce procédé produit un rendement de 70 %. Pour cette raison, les voies modifiées de cette méthode produisent l’acide sorbique le plus disponible dans le commerce dans le monde. Regarde ça Brevet Google pour en savoir plus sur ce processus.


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COMMENT L’ACIDE SORBIQUE ET LES SORBATES FONCTIONNENT COMME AGENT DE CONSERVATION

L’activité antimicrobienne de l’acide sorbique et de ses sels est attribuée à leur molécule d’acide non dissociée. Et donc leur efficacité dépend du pH. La limite supérieure de son activité inhibitrice est de 6,5 dans la plupart des applications. Plus le pH est bas, mieux c’est car il y a plus d’acide sorbique non dissocié. Cependant, cette limite supérieure peut être augmentée dans les solutions à faible activité de l’eau.

Lorsqu’ils sont ajoutés à l’eau, les sels de l’acide sorbique (sorbate de potassium, par exemple), se dissocient en acide sorbique et en ions sels (ions potassium). L’acide sorbique dissocié est l’agent antimicrobien actif. L’acide sorbique agit en pénétrant dans la cellule, puis en modifiant le pH interne du micro-organisme. Cela interrompt toutes les fonctions et l’activité métabolique du micro-organisme et finit par éliminer le micro-organisme.

Un avantage évident des sorbates par rapport à des conservateurs similaires comme l’acide benzoïque et l’acide propionique est qu’il a une plus large gamme d’applications. Alors que les sorbates fonctionnent bien même dans un environnement à pH proche de la neutralité (6,5), l’acide benzoïque (4,5) et l’acide propionique (5,5) nécessitent des niveaux de pH inférieurs.

APPLICATIONS

Le sorbique, l’acide et les sorbates sont très efficaces pour inhiber la croissance des levures et des moisissures dans une variété de produits alimentaires, en particulier ceux à faible acidité. Et les fabricants les préfèrent en termes de sécurité, à l’acide benzoïque et benzoate de sodium. De plus, l’acide sorbique fonctionne mieux même dans des conditions moins acides. Comme mentionné, le pH optimal pour inhiber l’activité microbienne est juste en dessous de 6,5.

Le tableau ci-dessous présente le niveau de sorbates et leurs applications respectives.

Applications alimentaires des sorbates

PRODUIT ALIMENTAIRE NIVEAU DE SORBATE
Boissons (Jus de fruits, boissons gazeuses et non gazeuses, vins) 0,02-0,10
Emulsions (Salade, margarine, mayonnaise) 0,05-0,10
Produits à base de fruits (Confitures, gelées, fruits secs, concentrés, purées, sirops) 0,02-0,25
Produits laitiers (yaourt, crème sure, fromages comme le fromage vieilli, le fromage cottage, le fromage fondu et le fromage à tartiner) 0,05-0,30
Produits de boulangerie (tartes, mélanges, glaçages, garnitures, gâteaux, beignets) 0,03-0,30
Produits à base de légumes (relish, olives, légumes fermentés, cornichons, salades 0,02-0,25
Viandes et produits de la pêche (poisson salé/fumé, saucisses) 0,05-0,30

Breuvages

Dans les vins qui contiennent du sucre résiduel pour éviter la refermentation, le profil aromatique n’est pas affecté aux niveaux généralement utilisés. Certaines personnes ont un goût désagréable dans le vin qui contient un niveau plus élevé de sorbate.

Les fromages

Il existe plusieurs façons d’appliquer l’acide sorbique dans les aliments. Dans la fabrication du fromage, le sorbate est appliqué en surface pour empêcher la production de mycotoxines. Le fromage absorbe progressivement le conservateur. Le taux d’absorption dépend de la nature du fromage. Est-ce poreux ? Quelle est la teneur en matières grasses ? En règle générale, le sorbate est complètement absorbé par le fromage en environ 2 semaines. Dans les fromages affinés, la période de maturité plus longue rend le sel le moins soluble, le sorbate de calcium idéal. Le sorbate de calcium est également très stable contre l’oxydation.

Dans le fromage pasteurisé, la moisissure peut être évitée en ajoutant au plus 0,2 % en poids d’acide sorbique, de sorbate de potassium, de sorbate de sodium ou toute combinaison de ceux-ci.


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Produits de la pêche

Pour les produits de la pêche conditionnés sous vide ou sous atmosphère modifiée, du sorbate est ajouté pour empêcher la croissance de bactéries anaérobies. Les bactéries anaérobies sont capables de prospérer malgré l’absence d’oxygène. Ces micro-organismes ont la capacité de métaboliser l’oxyde de triméthylamine, le composé responsable de la forte odeur nauséabonde du poisson. Il existe plusieurs façons d’appliquer le sorbate au poisson. Il s’agit notamment de la pulvérisation, dans la glace, dans l’emballage, dans la graisse, sous forme de poudre ou par immersion dans une solution de sorbate. Généralement, le poisson est immergé dans une solution de 0,5 à 2,0 % de sorbate et de 15 à 20 % de NaCl (sel) avant d’être réfrigéré.

Émulsions alimentaires

Dans les émulsions alimentaires telles que les vinaigrettes, les graisses à tartiner et le beurre, le sorbate est souvent associé au benzoate pour un meilleur effet. Outre la préservation des aliments, cette combinaison présente d’autres avantages : une oxydation réduite, des acides gras libres et de l’acide thiobacbiturique. Le niveau de sorbate dans les émulsions est compris entre 0,05 et 0,10%.

Produits à base de légumes

Les légumes marinés et fermentés sont déjà acides pour inhiber la croissance des moisissures. Mais l’ajout de sorbate à des niveaux relativement faibles de 0,02 à 0,25 pendant la fermentation les rend plus stables en termes de durée de conservation. Ce qui rend l’acide sorbique plus idéal, c’est qu’il n’est pas très efficace contre les bactéries lactiques (LAB), qui sont essentielles dans les légumes fermentés. Pour cette raison, il est très efficace pour supprimer la croissance des levures sans interrompre le processus de fermentation.

Produits à base de viande et de poisson

La disponibilité de l’acide sorbique diminue les niveaux de nitrite dans la viande, en particulier dans les produits de charcuterie. Et il est encore plus efficace que d’autres conservateurs tels que l’acétate et le lactate contre Listeria monocytogenes dans la bologne cuite, une étude a trouvé.

SANTÉ ET SÉCURITÉ

Etude de toxicité de l’acide sorbique et des sorbates

Des études de toxicité ont révélé que l’acide sorbique et les sorbates ont une faible toxicité. Les études animales ont révélé que même les tests impliquant des doses plus importantes sur des périodes plus longues ont montré des niveaux de toxicité très faibles. Une étudier impliquait l’injection d’acide sorbique à 40 mg/kg par jour directement dans l’abdomen de souris mâles et femelles pendant 60 jours. Les résultats n’ont révélé aucun changement entre les souris témoins et les souris injectées dans les taux de survie, les taux de croissance ou l’appétit.

Ces études sont donc dépourvues des conservateurs d’activité cancérigène. Les faibles niveaux de toxicité sont attribués au fait que l’acide sorbique, semblable à d’autres acides gras, est métabolisé très rapidement. Quelques cas d’urticaire de contact non immunologique et de pseudo-allergie ont été rapportés chez l’homme. Cependant, ces incidences sont très peu nombreuses pour une évaluation précise.

À des concentrations et à des températures élevées, l’acide sorbique peut réagir avec le nitrite de la viande pour produire des mutagènes. Mais ces produits mutagènes ne sont pas observables à des niveaux normaux, même dans les saumures de cure.


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Acide sorbique pour abaisser les niveaux de nitrite dans les charcuteries

Les consommateurs se méfient tellement des produits de charcuterie tels que le bacon, les hot-dogs et le salami en raison de leurs composants, en particulier les nitrates et les nitrites. Les nitrates ajoutés à ces produits se transforment en nitrites, l’agent antimicrobien actif. Ils sont particulièrement efficaces contre le botulisme, une maladie potentiellement mortelle, et d’autres maladies d’origine alimentaire.

L’amélioration de la couleur est une autre fonction des nitrates/nitrites dans le traitement des viandes. Lorsqu’il est appliqué à la viande, l’oxyde nitrique du nitrite de sodium réagit et se lie à la metmyoglobine ainsi qu’à la myoglobine. Cette interaction se traduit par un pigment rouge vif appelé nitroslymyoglobine. Lorsque la viande est ensuite chauffée, des réactions chimiques se produisent qui conduisent à la formation de nitrosylhémochrome, le pigment rose responsable de l’apparence attrayante des produits de charcuterie.

Les nitrates/nitrites sont peut-être des ingrédients clés dans les charcuteries. Cependant, ce qui affecte leur marché, c’est leur réputation de produire des nitrosamines, que l’on pense être de puissants sous-produits cancérigènes.

Pour éviter des quantités élevées de nitrites, l’acide sorbique est combiné avec de l’acide ascorbique pour réduire la mutagénicité et la formation de nitrosamines. La présence d’acide sorbique et ascorbique forme à la place un composé non mutagène, le 1-nitro-2-méthyl-4-aminopyrrole.

Lorsqu’ils sont utilisés comme conservateur, l’acide sorbique et les sorbates sont utilisés à raison de 0,05 à 0,30 % pour les produits carnés tels que les saucisses. Les mêmes niveaux s’appliquent également aux poissons (fumés ou salés).

RÈGLEMENTS

Les Food and Drug Administration (FDA) a classé l’acide sorbique comme généralement reconnu comme sûr (GRAS) conformément aux bonnes pratiques de fabrication.

Les Comité mixte FAO/OMS d’experts des additifs alimentaires (JECFA) a répertorié l’acide sorbique comme agent de conservation antimicrobien et agent fongistatique. L’apport quotidien recommandé acceptable d’acide sorbique est jusqu’à 25 mg/kg de poids corporel.

En Europe, le Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a inscrit l’acide sorbique dans le règlement (UE) n° 231/2012 de la Commission en tant qu’additif alimentaire autorisé dans la catégorie « Additifs autres que les colorants et les édulcorants ».


Autres références:

JH Subramanian, LD Kagliwal, RS Singhal (2014). Encyclopédie de microbiologie alimentaire (deuxième édition). Presse académique

LV Thomas, J. Delves-Broughton (2014). Encyclopédie de microbiologie alimentaire (deuxième édition). Presse académique

JA Maga, AT Tu (1995). Toxicologie des additifs alimentaires. New York : M. Dekker

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