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NITRITOS Y NITRATOS PRESENTES EN LAS CARNES
Tipo: Apuntes
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Vocablo náhuatl para “carnes” Volumen 2, Número 2, Diciembre 2008 Difusión vía Red de Computo semestral sobre Avances en Ciencia y Tecnología de la Carne Derechos Reservados©^ MMVIII ISSN: 2007- http://cbs.izt.uam.mx/nacameh/
Nueva URL: http://cbs.izt.uam.mx/nacameh/ ISSN: 2007-
N ACAMEH Vol. 2, No. 2, pp. 160-187, 2008
160
Eduardo Bazan Lugo Laboratorio de Alimentos, Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec. Av. Tecnológico s/n esq. Av. Central, Ecatepec 55210, Estado de México. TEL.: (55) 5000 2227. E-mail: [email protected]
Introducción La apariencia y el color de los alimentos es la primera y más importante característica que percibe el consumidor, el color de los productos cárnicos es el resultado de pigmentos naturales presentes o colorantes agregados. El principal pigmento natural presente en los productos cárnicos es la mioglobina, la cual dependiendo de su estado de oxidación pude presentar distintas tonalidades, el rojo brillante que presentan algunos productos cárnicos comerciales es responsable de la nitrosilmioglobina (MbFe II^ NO o MbNO) la cual se deriva a partir de la reacción de la mioglobina con el óxido nítrico (NO) derivado a partir de la adición de nitratos y/o nitritos agregados a los productos cárnicos. A la adición de nitratos o nitritos, sales y otros ingredientes incluyendo la sacarosa y especies a las carnes se les denomina con el término de “curado”. Entre las funciones que desempeñan los nitritos en el curado de la carne son: (a) desarrollo de un característico color rosa estable, (b) un sabor típico (c) una textura única que la hace diferente al de la carne fresca, (d) previene y protege contra el desarrollo de algunas bacterias aeróbicas y e) acción antioxidante. En las últimas décadas se ha
hemo (Fe +2), así pues, la mioglobina es un complejo de globina y hemo, el hierro localizado centralmente posee seis puntos de coordinación cuatro de los cuales están ocupados por átomos de nitrógeno del anillo tetrapirrólico, el quinto anillo de coordinación está unido a un residuo de histidina de la globina y quedando el sexto sitio disponible para formar complejos con átomos electronegativos donados por diversos ligandos (Fig. 1). El hierro hemo del anillo de porfirina de la mioglobina puede existir en dos formas: como hierro ferroso reducido (Fe +2) formando mioglobina (Mb) y férrico oxidado (Fe +3) que resulta en la formación de la metamioglobina (MMb), además existe otro estado de la mioglobina que se conoce como oxigenación en el cual esta se une al oxígeno formando oximioglobina (MbO 2 ), (Von Elve, 2000; De Man, 1999) así, las distintas tonalidades que adopta esta hemoproteína dependen tanto de su estado de oxidación como de su grado de oxigenación (Tabla 1)(Carballo y col. 1991).
Figura 1. Esquematización del complejo mioglobina y el grupo hemo
Tabla 1. Principales estados de la mioglobina Forma Color Estado de Oxidación Mioglobina Rojo púrpura Fe ++ Oximioglonina Rojo brillante Fe++^ (oxigenada) Metamioglobina Parda Fe +++^ (no oxigenada)
La oxigenación ocurre cuando la mioglobina es expuesta al oxígeno y se caracteriza por el desarrollo de un color rojo brillante. La valencia del hiero no sufre cambios durante la oxigenación, aunque la sexta coordinación de su sitio es ahora ocupada por un oxígeno diatómico (Mancini y Hunt, 2005). La penetración y cantidad de mioglobina oxigenada depende de la temperatura de la carne, presión parcial de oxígeno, pH, competitividad por el oxígeno y otros procesos respiratorios (Sebranek y Fox, 1985).
La decoloración en los productos cárnicos es referida como la cantidad de superficie de área que contiene metamioglobina; esta resulta de la oxidación de los enlaces ferrosos de la mioglobina dando el ion férrico, esta oxidación se lleva acabo por medio de la incorporación y/o presencia de sales que oxidan al ion hierro (Carballo y col., 1991; Mancini y Hunt, 2005; Skibsted,
La reducción de la metamioglobina es crucial en la coloración de la carne y generalmente depende de la concentración de oxigeno dentro del músculo,
Figura 2. Reacción del ácido nitroso en sistemas cárnicos (adaptada de Honikel
De esta manera, la evolución de la transformación de la mioglobina a nitrosilmioglobina está corroborada por dos hipótesis en el cual la nitrosilación en los productos cárnicos puede ocurrir mediante dos vías: vía directa) cuando la Mb reacciona con el óxido nítrico (NO) produciendo el pigmento curado NOMb, y vía indirecta) la Mb es oxidada a MMb, que posteriormente reacciona con el NO produciendo nitrosilmetamioglobina (MMb-NO 2 ) la cual se reduce transformándose en MbNO (Fig. 3) (Girard, 1991); la concentración de Mb decrece cuando incrementa la concentración de MMb y MMb-NO 2 , cuando se incrementa la concentración de NOMb decrece la concentración de MMb-NO 2 incrementándose la coloración al ser mayor la fracción Mb/MMb o Fe 2+^ /Fe3+^ (Chasco y col., 1996). La velocidad y la concentración de la conversión de Mb a pigmentos cárnicos curados
(MMb-NO 2 y NOMb) depende de muchos factores como: pH, concentración de pigmentos cárnicos, potencial redox, agentes reductores, temperatura, presión parcial de oxígeno, cofactores reductores presentes en la carne (NADH y FAD) y sales (Chasco y col., 1996; Møller y col., 2004; Sebranek y Fox, 1985).
Figura 3. Reacciones del proceso de curado
El ácido ascórbico (ascorbato) y el ácido eritórbico (eritorbato) son usados como aceleradores del curado, estos ayudan a acelerar la conversión del nitrito y/o nitrato a óxido nítrico durante el desarrollo del color en el proceso del curado de las carnes; una parte de ácido ascórbico es equivalente a una parte del ácido eritórbico. Se han reportado tres principales beneficios del empleo de ácido ascórbico y eritorbato en el proceso del curado de las carnes: a) el tiempo del curado puede ser
Diversos estudios realizados (Walters y Taylor, 1964; Karzami y Brown
NADH + NO 2 ⎯→ NAD + NO + OH -^ (4) NAD + MbFeIII^ ⎯→ NAD +^ + MbFeII^ (5) MbFeIII^ + NO ⎯→ MbFe IINO (6)
También se ha comprobado la conversión de MbFe II^ NO a MbFe III^ y NO 3 -^ en presencia de oxígeno (mediante espectrometría para la detección de productos) (MØller y col., 2004):
MbFeII^ NO + O 2 ⎯→ MbFe III^ + NO 3 -^ (7)
El término nitrito es generalmente usado para el anión NO - 2 y ácido nitroso para HNO 2 , para la síntesis de nitrosilmioglobina (MbFe II^ NO) (Gøtterup y col., 2007) a parir de MbFe II^ requiere de NO a partir de la reacción del ácido nitroso el cual se forma a partir de dos moléculas de HNO 2 con desprendimiento de una molécula de H 2 O, después el ácido nitroso se transforma a anhídrido nitroso, que en el equilibrio se transforma a los óxidos nítrico y nitroso (NO, NO 2 ). La constante de disociación para el ácido nitroso a ácido nítrico en el equilibrio es de 3.98X10 -4^ (pKa= 3.4) en el pH ácido de la carne que se encuentra entre 5.5 y 6.5 (Sebranek y Fox, 1985). El NO reacciona con la mioglobina o aminoácidos como la cisteína y el NO (^2) reacciona con el agua formando una molécula ácido nítrico (Fig. 2) (Skibsted, 2002; Honikel, 2007).
Del total del nitrito agregado a los productos cárnicos alrededor del 1-10 % es oxidado a nitratos; 5-10 % reacciona con la mioglobina; 5-15 % con grupos sulfhídrilo; 1-5% con la grasa; 20-30 % con las proteínas; 1-5 % es transformado a gas (Cassens, 1997) y aproximadamente del 10 al 30 % permanece intacto como nitrito residual, aunque se ha documentado que esta cantidad decrece con el tiempo de almacenamiento (Sindelar y col.,
Nitratos y nitritos: pros y contras Es bien sabido que los nitritos a altas concentraciones tienen la capacidad de inhibir el crecimiento de algunos microorganismos aerobios como:
los cuales, a concentraciones mayores de 50 ppm se detiene su crecimiento y comienzan a morir después de un periodo de ocho días de maduración (Erkmen y Bozkurt, 2004). Aunque para algunas bacterias se requiere de concentraciones muy grandes de nitrato y/o nitrito para sólo retrasar su
de nitritos para provocar su muerte por lisis celular ya que con concentraciones de 150-200 ppm de nitritos sólo se retrasa su crecimiento celular (Sofos y col., 1979; Pierson y col., 1982).
inhibitorio positivo sobre la formación de toxinas después de un periodo de incubación de 30 días a 30°C (Tabla 3) (Cornforth, 1996).
Tabla 3. Efecto de la Sal, Nitrato, y Nitrito sobre la formación de toxinas del botulismo en salchichas incubadas a 30°C
Tratamiento Primera detección de toxinas(+) o (-) a los días indicados Sal, 2.0% 3, (+) Sal, 2.25% 3, (+) Sal, 2.50% 6, (+) Sal, 2.75% 16, (+) Sal, 3.00% 23, (-) Sal, 3.25% 30, (-) Sal, 2.25% + nitrato de sodio, 0.1% 16, (+) Sal, 2.5% + nitrito de sodio, 200 ppm 30, (+) Sal, 2.5% + 0.1% nitrato + 200 ppm nitrito 30, (-)
formacion de sustancias inhibidoras procentes de los nitritos y otros componentes cárnicos, (2) activación del nitrito omo un oxidante o reductante sobre las enzimas intracelulares o ácidos nucleicos, (3)
medio de la interferencia de este con los nitritos, interfiriendo sobre el
reacción del nitrito con las membranas celulares limitando el metabolismo, intercambio o transporte de sustrato (Sebranek y Fox, 1985). A pesar de que el uso de los nitritos presentan algunas ventajas, su uso ha sido custionado en las últimas décadas debido a que estos en ambientes ácidos reaccionan con las aminas produciendo nitrosaminas (N-nitroso) con cualidades tóxicas, mutagénicas y carcinogénicas (Canssens y col., 1978; Girard, 1991; Von Elve, 2000).
Las nitrosaminas son compuestos estables que solo se descomponen en presencia de luz o en ambientes ácidos, en contraste, estas son mucho menos estables en soluciones acuosas y estables en soluciones básicas. La Estructura general de los componentes N-nitroso se presenta a continuación:
N 2 O 3 + R1,2 ⎯→ (R1 R 2 )–N–N=O (8)
Estas se pueden dividirse en dos clases con diferentes propiedades químicas:
Nitrosaminas donde R 1 y R 2 pueden ser alcquilos o grupos de alquilos.
Nitrosamidas donde R 1 es un alquil o grupo alquil y R 2 es un grupo acil.
La ocurrencia de la acción carcinogénica de los compuestos N-nitrosos en animales se dá en diferentes órganos, sin embargo; cambios en la estructura de nitrosaminas alquil o cíclicas están estrechamente relacionadas con
La formación de nitrosaminas es inhibida por el ácido ascórbico, eritorbato y el α-tocoferol estos actúan por reducción del HNO 2 o otros agentes nitrosilantes a NO (Cornfoth, 1996; Savic, 2005; Honikel, 2007).
Legislación: Uso y control de los nitratos y/o nitritos El uso de nitritos en productos cárnicos ha sido cuestionado en el pasado, por ejemplo en Alemania durante los años 30´s del siglo XX muchas personas murieron debido a la intoxicación por nitritos en productos cárnicos. Los nitratos empleados en productos cárnicos son principalmente: el nitrato o nitrito sódico (NaNO 3 o NaNO 2 ) y el nitrato o nitrito de potasio (KNO 3 o KNO 2 ), los cuales al participar en el proceso del curado se han introducido en la manufactura de una gran variedad de productos cárnicos, sin embargo; debido a que estos presentan algunas desventajas en la salud del consumidor su uso se ha regulado. La regulación de las cantidades de nitratos en los productos cárnicos depende del país y la norma o legislación. El Comité Conjunto de expertos en aditivos de la FAO/OMS y el Comité Científico para la Alimentación Humana de la Comunidad Europea (SCF), han determinado cantidades máximas de ingesta para cada uno de ellos y la definieron como Ingesta Diaria Admisible (IDA): Cantidad máxima de una sustancia química presente en un alimento que se recomienda ingerir al día, expresada en mg de aditivo por kg de peso corporal que carece de riesgo apreciable”. También se asigna sobre la base de un Nivel de No Observación de Efectos Adversos (NOEA) derivado de ensayos toxicológicos realizados con animales de experimentación durante períodos prolongados, mediante los cuales se llega a conocer la dosis máxima que pueden ingerir los animales sin que representen un riesgo para la salud,
este valor se extiende a los humanos con previa aplicación de un margen de seguridad muy amplio (igual a 1/100). Dicho Comité ha recomendado una IDA para los nitratos de 0-3.7 mg / kg de peso corporal expresada en iones nitrato y concentraciones mucho menores de nitritos (la toxicidad del NaNO 2 es bastante más alta que la del NaNO 3 , casi 10 veces más) 0-0. mg / kg de peso corporal para los nitritos, expresada en términos de iones nitrito (Majul y col., 2004). La dosis letal para el consumo humano de de nitratos está entre 80-800 mg/kg de peso corporal, mientras que la dosis de nitritos está entre 33-250 mg/Kg de peso corporal; es decir que una dosis de 2.3-17.5 g de nitritos en un individuo de 70 kg de peso corporal podría causarle la muerte (Geneva, 1978).
La regulación seguida por The European Parliament and Council Directive 95/2/EC sobre aditivos alimenticios como endulcorantes y colorantes indica una adición máxima de 150 mg NaNO 2 /kg de alimento, y de 300 mg de NaNO 3 /kg. Las cantidades residuales van desde 50 mg NaNO 2 /kg en productos cárnicos no tratados térmicamente y de 100 mg NaNO 3 /kg a todos los demás productos acepto el tocino y algunos productos similares y con cantidades residuales de 250 mg de nitratos/Kg en todos los productos cárnicos curados (Tabla 4). En países como Dinamarca excluyen el uso total de los nitritos para todos los productos cárnicos con excepción del tocino y otros jamones crudos con una cantidad de 300 mg de nitratos/kg, así, se considera una cantidad máxima de nitritos de 150 mg/kg de producto regulada por la Danish Regulation 1055/95 en diciembre de 1995. Otros países tomaron decisiones similares tal como los USA, el cual en el Code of Federal Regulations preinscribieron las siguientes condiciones: el uso y la
Pigmentos: Alternativa para el proceso del curado
Si bien el uso de nitritos y nitratos en el proceso de curado tiene tanto pros como contras, su uso se debe reducir a los niveles mínimos posibles que sean tanto inocuos en la ingesta humana como también eficaces en la preservación de los productos cárnicos. Estudios realizados sobre la concentración mínima de nitratos y/o nitritos agregados a los productos cárnicos curados que no afecten sus propiedades organolépticas (color y sabor) han mostrado que con una cantidad de 40-100 ppm de nitritos agregados no se ve afectada la aceptabilidad, aroma y sabor del producto cárnico en presencia de eritorbato de sodio (Sales y col., 1980; Sebranek y col., 1977), el empleo de sorbato de potasio es una buena alternativa para
1982), y el empleo de especias de origen natural (ajo, cebolla y apio) resultan efectivos como saborizantes naturales y preservación del producto contra la oxidación y microorganismos (Bacus, 2007).
Una alternativa para el proceso del curado es la adición de pigmentos tanto sintéticos como naturales (sin efectos adversos a la salud); en la industria alimentaria de los EE UU se entiende por colorante a aquél que posee una pureza de grado alimentario, es soluble en agua y está certificado por la Food and Drug Administratión (FDA), estos colorantes específicos se conocen como “colorantes certificados” a los cuales se les asigna un número y las letras FD&C. Además de la lista certificada de colorantes certificados, existe también la FD&C para lacas; las lacas son colorantes que se extienden sobre un sustrato (la alúmina) y son dispersadas en aceite.
En Europa las especificaciones del uso de colorantes esta regulada por la Comunidad Económica Europea (CEE) o la Organización Mundial de la Salud (OMS). Además de los colorantes certificados y lacas existen otros que se usan pero están aún exentos de certificación por los organismos competentes (Tabla 5) (Von Elve, 2000), por lo que algunos colorantes alimenticos han sido suspendidos por muchos años hasta que se compruebe su inocuidad, un ejemplo es la suspensión del FD&C rojo No. 2 o amarant en 1976, en los EE UU éste fue remplazado por FD&C rojo No. 40 (De Man, 1999).
Tabla 5. Nitratos y nitritos en productos cárnicos (directiva 95/2/EPC)
E No. Nombre Alimento tratado
Cantidad agregada durante su elaboración (mg/kg)
Cantidad residual (mg/Kg)
E249 Nitrito de potasio
No tratados térmicamente y productos cárnicos secos
150 50
E250 Nitrito de sodio
Otros productos cárnicos curados (tocino curado)
150 100
E251 Nitrato de sodio (^) cárnicos curadosProductos 300 175
E252 Nitrato de potasio (^) cárnicos curadosProductos 300 250
Debido al rápido crecimiento del consumo hacia los productos orgánicos de origen natural y sin aditivos químicos inorgánicos en los últimos años, se han propuesto nuevas y diversas alternativas hacia el emplazamiento y/o
