Conserveermiddelen - Chemische Feitelijkheden

1 Inhoud Startpagina Conserveermiddelen 149 1. Conserveermiddelen door dr. R. Beumer Landbouwuniversiteit Wageningen, Laboratorium voor Levensmiddelenmicrobiologie Postbus 8129, 6700 EV Wageningen Dit artikel is een herziening van Chemische Feitelijkheid 030 (juni 1985); de oorspronkelijke feitelijkheid werd geschreven door dr. ir. H. van Doorne. 1. Inleiding 149 3. 2. Het gebruik van Conserveermiddelen : voor- waarden en wettelijke bepalingen 149 4. 3. De activiteit van een conserveermiddel 149 7. 4. Onderzoek naar de geschiktheid van een conserveermiddel 149 8. 5. Toekomst 149 9. 6. De belangrijkste Conserveermiddelen 149 9. Benzalkoniumchloride 149 10. Benzo zuur 149 10. Bronopol 149 11. Chloorhexidine 149 11. Formaldehyde en formaldehyde-donoren 149 12. Esters van p-hydroxybenzo zuur 149 12. Natriumnitriet 149 13. Sorbinezuur 149 14. Thiomersal 149 14. Zwaveldioxide (sulfiet) 149 15. 7. Literatuur 149 16. Chemische Feitelijkheden is een uitgave van Samsom Tjeenk Willink bv in samenwerking met de Koninklijke Nederlandse Che- mische Vereniging.

2 26 Chemische Feitelijkheden mei 1998 tekst/149. Inhoud Startpagina Conserveermiddelen 149 3. 1. Inleiding Voedingsmiddelen, cosmetica, hout, leer, textiel, kunnen wor- den aangetast door micro-organismen: bacteri n, gisten en schim- mels. De nadelige effecten van de aanwezigheid van micro-organis- men zijn legio. Groei van micro-organismen kan vergezeld gaan van de productie van giftige stoffen. Voedingsmiddelen kunnen geur- en smaakafwijkingen krijgen. Wanneer micro-organismen groeien op natuurproducten zoals groenten, fruit, hout, leer of katoen kan ver- rotting optreden. Ook kan de aanwezigheid van micro-organismen in geneesmiddelen of cosmetica aanleiding zijn tot verlies van het beoogde therapeutische of cosmetische effect. Omdat de mens sinds de oudheid geconfronteerd wordt met bederf van levensmiddelen, is een groot aantal methoden ontwikkeld om levensmiddelen tegen groei van micro-organismen te beschermen. Enkele voorbeelden van zulke eeuwenoude proc d s zijn: verhitten, drogen, pekelen, confijten en roken.

3 Deze methoden berusten op het onttrekken van het voor de groei van micro-organismen benodigde water. Een andere mogelijkheid om de groei van micro-organismen te stoppen is het verlagen van de zuurgraad (pH). Dit wordt bereikt door het inleggen in zuur of het fermenteren van (suikerrijke) pro- ducten (melk wordt yoghurt of kaas, witte kool wordt zuurkool). Later is dit arsenaal nog uitgebreid met het gedoseerd toevoegen van Conserveermiddelen . Onder conserveren in de ruimste zin des woords worden methoden verstaan die de houdbaarheid van waren verlengen, bijvoorbeeld door middel van doorstraling, het toevoegen van conserveermidde- len en/of van anti-oxidanten. In engere zin wordt onder conserveren verstaan, het toevoegen van Conserveermiddelen die de groei van micro-organismen remmen. In deze aflevering van Chemische Feitelijkheden zullen die conser- veermiddelen (in engere zin) worden besproken welke aan levens- middelen, geneesmiddelen en cosmetica worden toegevoegd.

4 26 Chemische Feitelijkheden mei 1998 tekst/149. Inhoud Startpagina 149 4 Conserveermiddelen 2. Het gebruik van Conserveermiddelen : voorwaarden en wettelijke bepalingen Conserveermiddelen die aan levensmiddelen, geneesmiddelen of cosmetica worden toegevoegd, dienen te voldoen aan de volgende criteria: voldoende actief in relatief lage concentratie;. niet giftig voor de gebruiker;. niet allergeen;. inert ten opzichte van andere bestanddelen van het product en de verpakking;. chemisch, fysisch en microbiologisch stabiel;. smaakloos, reukloos en kleurloos;. economisch aanvaardbaar. Het ideale conserveermiddel, dat volledig aan al deze eisen tegemoet komt, bestaat echter niet. Zowel voor als tegen het gebruik van Conserveermiddelen kan een aantal argumenten worden aangevoerd. Enkele veel gebruikte ar- gumenten zijn in tabel 1 naast elkaar gezet. Tabel 1. Enkele argumenten voor en tegen het gebruik van conserveer- middelen in levensmiddelen, geneesmiddelen en cosmetica Argumenten voor het gebruik Argumenten tegen het gebruik verlenging van de houdbaarheid minder hygi nische productie of berei- ding kan gemaskeerd worden behoud van voedingswaarde gedu- overbodig bij adequate hygi nische rende langere tijd maatregelen beheersing van schadelijke micro- verminderen van de voedingswaarde organismen schadelijk voor de consument Het toevoegen van een conserveermiddel is voor veel producten in economisch en sociaal opzicht de enige aanvaardbare methode om de gebruiker te behoeden voor de schadelijke effecten door produc- ten van onvoldoende microbiologische kwaliteit.

5 26 Chemische Feitelijkheden mei 1998 tekst/149. Inhoud Startpagina Conserveermiddelen 149 5. Het gebruik van Conserveermiddelen in levensmiddelen is via inter- nationale commissies (FAO-WHO Codex Alimentarius) en natio- nale wetgeving geregeld. Samengevat luiden de richtlijnen voor het toelaten van nieuwe additieven als volgt: er moet behoefte bestaan aan de toevoeging;. de toevoeging moet van voldoende belang zijn voor de verbrui- ker;. toxicologisch onderzoek moet aantonen of de stof veilig is;. de maximale dosering mag niet hoger zijn dan voor het doel nodig is;. de stof moet zo zuiver mogelijk zijn;. de aanvrager moet een analysemethode verschaffen;. intrekking van de toelating moet mogelijk zijn. De belangrijkste Conserveermiddelen die in levensmiddelen in Ne- derland mogen worden gebruikt zijn in tabel 2 samengevat. In deze tabel is tevens aangegeven welke concentraties toegestaan zijn, en welke hoeveelheid bij dagelijks gebruik nog aanvaardbaar is.

6 Dit laatste wordt algemeen aangeduid met de term Acceptable Daily In- take (ADI) en wordt uitgedrukt in mg per kg lichaamsgewicht, bij levenslange opname. In tabel 2 is ook de LD 50 opgenomen. De LD. 50 (letale dosis 50) is de hoeveelheid stof die na nmalige orale of dermale toediening binnen korte tijd (ca. 14 dagen) sterfte van 50%. van de proefdieren veroorzaakt. Sinds enkele jaren is het in Nederland verplicht op de verpakking van levensmiddelen te vermelden welk conserveermiddel in het pro- duct is verwerkt. Veelal wordt gebruik gemaakt van E-nummers. Stoffen met een E-nummer zijn toxicologisch beoordeeld en door de Europese Unie toegelaten in levensmiddelen. De E-nummers zijn eveneens in tabel 2 opgenomen. 26 Chemische Feitelijkheden mei 1998 tekst/149. Inhoud Startpagina 149 6 Conserveermiddelen Tabel 2. Enkele belangrijke in Nederland toegelaten conserveermid- delen voor levensmiddelen ADI LD-50. Toegestane (mg/kg (mg/kg concentratie lichaams- lichaams- Naam E-nummers (ppm) gewicht) gewicht).

7 Sulfieten E220 t/m E228 20-2000 0,7 (rat). nitrieten E249, E250 200 0,2 100 (rat). sorbinezuur en zijn zouten E200 t/m E203 2000 12,5 (rat). benzo zuur en zijn zouten E210 t/m E213 2000 5 (rat). esters van p-hydroxy- benzo zuur E214 t/m E219 1000 10 (muis). Ook het gebruik van Conserveermiddelen in cosmetica is via natio- nale wetgeving (Warenwet) en Europese richtlijnen geregeld. In het Cosmeticabesluit van de Warenwet is een lijst opgenomen van 66. stoffen die als conserveermiddel in cosmetica mogen worden ver- werkt. Elf van deze stoffen zijn inmiddels vervallen. Tabel 3 geeft een overzicht van een aantal belangrijke Conserveermiddelen met de volgens de Warenwet maximaal toegestane concentratie. Ook hier geldt dat de toegestane concentraties afhankelijk zijn van het soort product. Zo mag formaldehyde tot 0,2% voorkomen in shampoo, in mondverzorgingsproducten slechts tot 0,1%. De volgorde in de ta- bel geeft een afnemende frequentie van gebruik in cosmetica aan.

8 Tabel 3. Enkele belangrijke toegelaten Conserveermiddelen voor cosmetica Maximaal toege- Verbinding stane concentratie Type producten esters van p-hydroxybenzo zuur 0,8% (als zuur) cr mes, lotions imidazolydinylureum 0,6% cr mes, lotions formaldehyde 0,2% schampoo 2-broom-2-nitro-1,3-propaandiol 0,1% cr mes 26 Chemische Feitelijkheden mei 1998 tekst/149. Inhoud Startpagina Conserveermiddelen 149 7. Maximaal toege- Verbinding stane concentratie Type producten sorbinezuur 0,6% (als zuur) cr mes thiomersal 0,007% (als kwik) contactlensvloeistoffen benzalkoniumchloride 0,1% (tot 30 juni 1998)* contactlensvloeistoffen chloorhexidine 0,3 % contactlensvloeistoffen * Het toegestane gebruik van dit middel wordt steeds met n jaar verlengd, tot meer duidelijkheid is ver- kregen over mogelijke schadelijke bijwerkingen. De toepassing van Conserveermiddelen in farmaceutische prepara- ten is aan minder duidelijke regels gebonden. Een aantal verbindin- gen wordt reeds gedurende een groot aantal jaren gebruikt en van deze stoffen is bekend dat zij weinig of geen klachten geven.

9 De be- langrijkste verbindingen, in afnemende frequentie van toepassing zijn: esters van p-hydroxybenzo zuur, benzalkoniumchloride, sor- binezuur, chloorhexidine, thiomersal. De ontwikkeling van nieuwe Conserveermiddelen voor gebruik in geneesmiddelen staat vrijwel stil, omdat aan nieuwe hulpstoffen de- zelfde eisen met betrekking tot stabiliteit, toxiciteit enz. worden ge- steld als aan de geneeskrachtige stoffen zelf. De kosten van een daartoe vereist onderzoek zijn dermate hoog dat het economisch niet verantwoord is deze te maken voor een conserveermiddel. 3. De activiteit van een conserveermiddel De activiteit van een gegeven conserveermiddel wordt door een aan- tal factoren be nvloed; drie daarvan zullen kort worden toegelicht. De belangrijkste factor is de concentratie. Naarmate de concentratie hoger wordt, neemt de activiteit toe. De tweede factor is de pH. Van de veel gebruikte Conserveermiddelen benzo zuur en sorbinezuur is vooral het ongedissoci erde molecuul actief.

10 Het anion heeft een veel geringere activiteit. De pKa-waarde (negatieve logaritme van de dissociatieconstante) van sorbinezuur is 4,8; dit betekent dat bij pH = 4,8 het molecuul 50% gedissocieerd is. Met behulp van de for- mule pH = pKa + Log D/ND (D = gedissocieerd, ND = niet ge- dissocieerd) kan men berekenen dat bij een pH van 5,8 of hoger 26 Chemische Feitelijkheden mei 1998 tekst/149. Inhoud Startpagina 149 8 Conserveermiddelen minder dan 10% van het sorbinezuur in de actieve (niet-gedissoci- eerde) vorm aanwezig is. Voor een product met een pH van 5,8 of hoger is sorbinezuur dus ongeschikt. Als vuistregel kan worden aan- gehouden dat een zuur ongeschikt is als conserveermiddel wanneer de pH van het te beschermen product ruim boven de pKa van het betreffende zuur ligt. De derde factor, die vooral van belang is voor het conserveren van emulsies (mayonaise, bodylotion), is de aanwezigheid van een vet- fase. In een systeem dat bestaat uit een vet- en een waterfase zal het conserveermiddel zich over beide fasen verdelen.