پروپیوناتها
پروپیوناتها دستهای از نمکهای شیمیایی هستند که به عنوان افزودنی غذایی کاربردهای پرشماری دارند. پروپیوناتها معمولا به شکل پودرهای سفید رنگی هستند که حلالیت بسیار خوبی در آب دارند؛ همین مزیت به استفاده از آنها در صنعت غذایی جذابیت زیادی میبخشد. پروپیوناتها و اسیدهای پروپیونیک عمدتاً علیه کپکها به کار گرفته میشوند. اگرچه برخی از گونههای پنی سیلیوم میتوانند در محیطهای حاوی پنج درصد اسید پروپیونیک رشد کنند. پروپیانات به ویژه در برابر باکتری طناب ساز Bacillus mesentericus فعال است. این اسپورساز را میتوان حتی در pH 6.0 مهار کرد. پروپیاناتها رشد برخی از باکتریهای گرم منفی و لیستریا مونوسیتوژنز را نیز مهار میکنند. پروپیوناتها به شکل اسید پروپیونیک وارد سلولهای کپک میشوند و سپس متابولیسم آنزیم را مهار میکنند. در عین حال، رشد میکروبی را در رقابت با آلانین یا سایر اسیدهای آمینه ضروری که برای رشد میکروبی مورد نیاز هستند، مهار میکنند.
شیمی پروپیوناتها
پروپیوناتها در واقع نمک اسیدهای پروپیونیک هستند. اسید پروپیونیک، ترکیبی آلی است که در ترکیب با گرمایش در برابر سالمونلا و مخمر مؤثر عمل میکند. وجود اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) باعث افزایش بیشتر فعالیت اسید پروپیونیک در برابر آسپرژیلوس و فوزاریوم میشود.
انواع پروپیوناتها
سدیم پروپیونات (E281)
سدیم پروپیونات به عنوان بازدارنده کپک در نان و سایر محصولات نانوایی و قنادی استفاده میشود. پروپیونات سدیم رشد استافیلوکوکوس اورئوس، سارکنا لوتئا، پروتئوس ولگاریس، لاکتوباسیلوس پلانتاروم، تورولا و ساکارومایسس الیپسوئیدوس را پنج روز به تاخیر میاندازد. تجمع پروپیوناتها در سلول با آلانین و سایر اسیدهای آمینه لازم برای رشد میکروارگانیسمها رقابت میکند و همچنین آنزیمهای لازم برای متابولیسم را مهار میکند. پروپیونات به پروپیونیل CoA تبدیل میشود که آنزیمهای وابسته به CoA مانند پیروات دهیدروژناز، سوکسینیلCoA سنتتاز و ATP سیترات لیاز را مهار میکند. بسته به غلظت اسید پروپیونیک، PH داخل سلول نیز کاهش مییابد.
کاربردهای سدیم پروپیونات
سدیم پروپیونات را میتوان در ترکیب مواد غذایی، نوشیدنی، داروسازی، محصولات بهداشتی و مراقبت شخصی، کشاورزی، خوراک دام و طیور استفاده کرد. پروپیونات سدیم، نمک سدیم اسید پروپیونیک است که به عنوان نگهدارنده مواد غذایی در محصولات نانوایی استفاده میشود. سدیم پروپیونات به عنوان یک مهار کننده کپک و همچنین عامل بافری کننده در محصولات پخت و نان، ماست، سوپ، دوغ، سبزیجات کنسرو شده به کار میرود.
کلسیم پروپیونات (E282)
در اوایل سال 1906، پروپیونات کلسیم برای مقابله با باکتریهای طنابی در نان کشف شد. پروپیونات کلسیم با قابلیت تداخل در تولید مثل میکروارگانیسمها، مانند کپکها و باکتریها معمولاً به عنوان یک نگهدارنده غذایی شناخته میشود. در پنیر، نوشیدنیهای غیر الکلی، شیرینیها، فیلینگها، فراستینگ، خمیر، نان پیتزا، پودینگ، ژلاتین، مربا، ژله و برخی محصولات گوشتی به عنوان نگهدارنده عمل میکند. هم اسید پروپیونیک و هم مشتق نمک کلسیم آن به عنوان عامل ضد میکروبی شناخته شده میشوند. در سایر زمینه ها، پروپیونات کلسیم به دلیل خاصیت ضد باکتریایی برای نگهداری کاغذ، افزایش ماندگاری میوه و جلوگیری از فساد نان به کار میرود. پروپیونات کلسیم فعالیت تراتوژنیک یا سمیت تولید مثلی ندارد و اسید پروپیونیک میتواند از طریق ادرار دفع شود. بنابراین، خطر تجمع در بدن انسان، حتی در دوزهای زیاد، وجود ندارد.
ویژگیهای شیمیایی کلسیم پروپیونات
کلسیم پروپیونات یک نمک آلی است که در نتیجه واکنش بین هیدروکسید کلسیم و اسید پروپیونیک تشکیل شده است. از دهه1930، پروپیوناتها برای نگهداری نان در ایالات متحده استفاده شده است.
- فرمول مولکولی: C6H10CaO4
- نقطه ذوب: 300 °C
- چگالی: 41
- جرم مولی: 22 گرم بر مول
- محلول در آب، اتانول و متانول
- نامحلول در استون و بنزن
مواد نگهدارنده برای فعالیت موثر ضد میکروبی خود به محدوده pH مناسب نیاز دارند. کلسیم پروپیونات هم از این قاعده مستثنی نیست؛ به عبارت دیگر، توانایی پروپیونات کلسیم در مهار رشد کپک و سایر میکروارگانیسمها در PH نامناسب افت میکند. فعالیت باکتریواستاتیک و قارچ استاتیک پروپیونات کلسیم در شرایط اسیدی (pH زیر 5.5) بهتر از محلول خنثی یا کمی قلیایی است؛ زیرا اثر ضد میکروبی آن به دلیل اسید تفکیک نشده است.
کاربردهای پروپیونات کلسیم
- صنعت پخت و نان
نان به راحتی در محیط گرم و مرطوب آلوده به کپک میشود. پروپیونات کلسیم یک مهارکننده کپک است که معمولاً در نان و سایر محصولات پختنی مبتنی بر مخمر استفاده میشود زیرا تداخلی با فعالیت مخمر ندارد. همچنین حضور پروپیونات کلسیم مقدار محتوای کلسیم را در محصول نهایی بهبود میبخشد.
- خوراک دام و طیور
پروپیونات کلسیم از تب مالت در نشخوارکنندگان (اسب و گاو)، طیور، ماهی و حیوانات خانگی با مهار کپکها جلوگیری میکند. چالشهای مهم زیادی برای تولید لبنیات وجود دارد، از جمله
- کاهش مصرف خوراک و بیماریهای متابولیک ناشی از تب مالت در طول دوره پری ناتال
- آلودگی مایکوتوکسین خوراک، ناشی از محیط زیست
- شرایط آب و هوایی که اثرات منفی بر تولید و کیفیت شیر داشته و سلامت انسان را تهدید میکند.
دوزهای مناسب پروپیونات کلسیم به عنوان یک افزودنی خوراک می تواند به طور موثری این مشکلات را کاهش داده و به صنعت لبنیات کمک کند.
اسید پروپیونیک
اسید پروپیونیک با گرادیانهای الکتروشیمیایی در غشای سلولی تداخل، فرآیندهای انتقال را مختل و جذب مولکولهای سوبسترا مانند فسفات و اسیدهای آمینه را مهار میکند. کپکها به اسید پروپیونیک حساس هستند. فعالیت ضد میکروبی پروپیونات کلسیم به دلیل اسید پروپیونیک تفکیک نشده خنثی (چربی دوست) است که به راحتی در غشای سلولی قارچ، محلول است. بنابراین، اثر ضد میکروبی پروپیونات کلسیم به مقدار pH محصول بستگی دارد؛ زیرا اسید تفکیک نشده اثر ضد میکروبی بهتری نسبت به اسید تفکیک شده دارد.
مقایسه اسید پروپیونیک، پروپیونات کلسیم و پروپیونات سدیم
اسید پروپیونیک نیز یک ماده نگهدارنده است که در غذاهای طبیعی یافت میشود. در مقایسه با پروپیونات کلسیم و پروپیونات سدیم بهترین فعالیت نگهداری را دارد. پروپیونات کلسیم از پروپیونات سدیم بهتر است؛ زیرا پروپیونات کلسیم در غلظت کمتر از پروپیونات سدیم برای جلوگیری از رشد کپک ها مورد نیاز است. همین مزیت میتواند به کاهش سطح سدیم در غذا کمک کند و همچنین نیاز به یون کلسیم را تامین کند. البته به طور کلی موارد مصرف آنها بستگی به صنعت مورد نظر دارد. به عنوان مثال، سدیم پروپیونات برای استفاده در نان یا رول توصیه نمیشود؛ زیرا تخمیر مخمر را به تاخیر میاندازد، اما برای افزودن به کیکها مناسب است. اما کلسیم موجود در کلسیم پروپیونات عملکرد عوامل خمیر کننده شیمیایی کیک را دچار چالش میکند.
