Analysis of nitrate and nitrite content in meat products without added additives

Abstract

A food additive is any substance not consumed as a food ingredient but added to food for a specific purpose, for example inhibiting microorganism growth and maintaining sensory quality. Potassium and sodium nitrates and nitrites are among the most commonly used food additives in the meat industry due to their antimicrobial effect, in particular to prevent the growth of pathogenic bacteria Clostridium botulinum and its spores. Additionally, they provide specific sensory attributes, primarily the inherent pink color of meat products. Studies showed that excessive intake of nitrates and nitrites may pose a risk to human health. The object of this research was determination of nitrite and nitrate content in meat products without added additives or with those additives from natural sources. Samples were mortadella, cooked ham and bologna sausage as thermally proccessed (cured) meat products and fermented sausage. The statistical analysis of the results for mortadella, cooked ham and bologna sausage as thermally proccessed meat products showed a p-value <0.05 between recipes with added nitrite salt and new recipes. The values of the median mass concentration of sodium nitrite in the commercial recipes were from 3.50-40.50 mg/kg, whereas this value was below the limit of detection in new recipes. Also, for fermented sausage, the p-value below 0.05 between commercial recipe with nitrite and nitrate salt and new recipes confirmed the hypothesis for replacement of mentioned salts with new concepts. The value of the median mass concentration of sodium nitrate in the recipe with added nitrate salt was 268.52 mg/ kg, whereas this value was below the limit of detection in other recipes.

Translated Abstract

Prehrambeni aditiv je svaka tvar koja se sama po sebi ne konzumira kao hrana, niti je prepoznatljiv sastojak hrane već se dodaje zbog svoje važne uloge. Najčešće se dodaje u hranu u svrhu konzerviranja, održavanja svježine, očuvanja konzistencije, poboljšanja teksture te usporavanja rasta mikroorganizama. Najčešće korišteni aditivi u mesnoj industriji su kalijevi ili natrijevi nitrati i nitriti. Tradicionalno se koriste za konzerviranje mesnih proizvoda zbog svoje učinkovitosti antimikrobnog djelovanja nitrita protiv patogene bakterije Clostridium botulinum, rasta njenih spora kao i protiv drugih bakterija. Osim konzervirajućeg učinka odgovorni su za karakteristična organoleptička svojstva, prvenstveno svojstvenu ružičastu boju mesnih proizvoda. Istraživanja ukazuju da prevelik unos nitrata i nitrita može predstavljati rizik za ljudsko zdravlje. Cilj ovog znanstvenog rada bio je određivanje sadražaja nitrita i nitrata u mesnim proizvodima bez dodanih aditiva. Također, istraživao se i učinak dodanih nitrata i nitrita na mesne proizvode iz prirodnih izvora, kao što su sastojci na bazi povrća – blitve i peršina. Mesni proizvodi u kojima se određivao sadržaj navedenih aditiva bili su termički obrađeni proizvodi poput mortadele, kuhane šunke i parizera i trajna kobasica. Statističkom obradom rezultata termički obrađenih mesnih proizvoda mortadele, kuhane šunke i parizera dobivene su p-vrijednosti <0.05 između recepture s nitritnom soli i novih receptura. Srednje vrijednosti masenih koncentracija natrijevog nitrita u komercijalnim recepturama bile su od 3.50-40.50 mg/kg dok su za nove recepture te vrijednosti bile ispod granice detekcije. U slučaju fermentirane kobasice, p-vrijednost ispod 0.05 između komercijalno dostupne recepture s nitratnom i nitritnom soli i novih receptura je potvrdila hipotezu o zamjeni navedenih soli s novim konceptima. Srednja vrijednost masene koncentracije natrijevog nitrata u komercijalnoj recepturi bila je 268.52 mg/kg dok je ta vrijednost ispod granice detekcije kod novih receptura.

Translated Abstract

Ein Lebensmittelzusatzstoff ist eine Substanz, die nicht als Lebensmittelzutat verzehrt, sondern dem Lebensmittel zu einem bestimmten Zweck zugesetzt wird, z. B. zur Konservierung, Erhaltung der Frische und Konsistenz, Verbesserung der Textur und Hemmung des Wachstums von Mikroorganismen. Kalium- und Natriumnitrate und -nitrite gehören aufgrund ihrer antimikrobiellen Wirkung zu den am häufigsten verwendeten Lebensmittelzusatzstoffen in der Fleischindustrie, insbesondere zur Verhinderung des Wachstums von pathogenen Bakterien Clostridium botulinum und deren Sporen. Außerdem sorgen sie für bestimmte sensorische Eigenschaften, vor allem für die rosa Farbe von Fleischerzeugnissen. Studien haben gezeigt, dass eine übermäßige Aufnahme von Nitraten und Nitriten ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellen kann. Gegenstand dieser Untersuchung war die Bestimmung des Nitrit- und Nitratgehalts in Fleischerzeugnissen ohne Zusatzstoffe oder mit diesen Zusatzstoffen aus natürlichen Quellen, wie z.B. Inhaltsstoffe auf Basis von Gemüse – Mangold und Petersilie. Bei den Proben handelte es sich um Mortadella, Kochschinken und Bolognesewurst als thermisch verarbeitete (gepökelte) Fleischerzeugnisse und fermentierte Wurst. Die statistische Analyse der Ergebnisse für Mortadella, Kochschinken und Bolognesewurst als thermisch verarbeitete Fleischerzeugnisse ergab einen p-Wert <0,05 zwischen Rezepten mit zugesetztem Nitritsalz und neuen Rezepten. Die Werte der mittleren Massenkonzentration von Natriumnitrit in den Handelsrezepturen lagen zwischen 3,50 und 40,50 mg/kg, während dieser Wert in den neuen Rezepturen unter der Nachweisgrenze lag. Auch bei fermentierter Wurst bestätigte der p-Wert unter 0,05 zwischen der Handelsrezeptur mit Nitrit- und Nitratsalz und den neuen Rezepturen die Hypothese für den Ersatz der genannten Salze durch neue Konzepte. Der Wert der mittleren Massenkonzentration von Natriumnitrat in der Rezeptur mit zugesetztem Nitratsalz betrug 268,52 mg/kg, während dieser Wert in den anderen Rezepturen unter der Nachweisgrenze lag.

Translated Abstract

Un aditivo alimentario es cualquier sustancia que no se consume como ingrediente alimentario, pero se añade a los alimentos con un propósito específico, por ejemplo, para inhibir el crecimiento de microorganismos y mantener la calidad sensorial. Los nitratos y nitritos de potasio y sodio se encuentran entre los aditivos alimentarios más comúnmente utilizados en la industria cárnica debido a su efecto antimicrobiano, especialmente para prevenir el crecimiento de bacterias patógenas como el Clostridium botulinum, sus esporas y otras bacterias. Además, proporcionan atributos organolépticos específicos, principalmente el color rosa inherente de los productos cárnicos. Estudios han demostrado que la ingesta excesiva de nitratos y nitritos puede representar un riesgo para la salud humana. El objetivo de esta investigación fue determinar el contenido de nitritos y nitratos en productos cárnicos sin aditivos añadidos. También fue investigado el efecto de los nitratos y nitritos agregados en productos cárnicos de fuentes naturales, como ingredientes de origen vegetal: acelgas y perejil. Las muestras fueron mortadela, jamón cocido y salchicha de bolonia como productos cárnicos procesados térmicamente (curados) y salchicha fermentada. El análisis estadístico de los resultados para la mortadela, el jamón cocido y la salchicha de bolonia como productos cárnicos procesados térmicamente mostraron un valor p <0.05 entre las recetas con sal de nitrito añadida y las nuevas recetas. Los valores de la concentración media de masa de nitrito de sodio en las recetas comerciales fueron de 3.50-40.50 mg/kg, mientras que este valor fue inferior al límite de detección en recetas nuevas. Además, para la salchicha fermentada, el valor p por debajo del límite de 0.05 entre la receta comercial con sal de nitrito y nitrato y las nuevas recetas confirmó la hipótesis de reemplazo de dichas sales con nuevos conceptos. El valor de la concentración media de masa de nitrato de sodio en la receta con sal de nitrato añadida fue de 268.52 mg/kg, mientras que este valor fue por debajo del límite de detección en las demás recetas.

Translated Abstract

Un additivo alimentare è qualsiasi sostanza che non viene consumata come alimento di per sé, né è un ingrediente alimentare riconoscibile, ma viene aggiunta agli alimenti con una funzione specifica. Viene spesso aggiunto al cibo allo scopo di conservarlo, mantenerne la freschezza, preservarne la consistenza, migliorarne la texture e rallentare la crescita dei microrganismi. Gli additivi più comunemente usati nell’industria della carne sono i nitrati e i nitriti di potassio o di sodio. Sono tradizionalmente utilizzati per conservare i prodotti a base di carne grazie all’efficacia dell’azione antimicrobica del nitrito contro il batterio patogeno Clostridium botulinum, la crescita delle sue spore, nonché contro altri batteri. Oltre all’effetto conservante, sono responsabili di alcune proprietà organolettiche caratteristiche, in primis del tipico colore rosa dei prodotti a base di carne. La ricerca mostra che l’eccessiva assunzione di nitrati e nitriti può rappresentare un rischio per la salute umana. Questo studio scientifico aveva lo scopo di determinare il contenuto di nitriti e nitrati nei prodotti a base di carne senza additivi aggiunti. Inoltre, è stato studiato anche l’effetto dei nitrati e nitriti aggiunti su prodotti a base di carne di origine naturale, come alcuni ingredienti a base vegetale - bietole e prezzemolo. I prodotti a base di carne in cui è stato stabilito il contenuto dei suddetti additivi sono prodotti termicamente trattati quali la mortadella, il prosciutto cotto, il parizer (una specie di grosso wurstel: n.d.t.) e la salsiccia stagionata. Mediante elaborazione statistica dei risultati dei prodotti a base di carne lavorati termicamente (mortadella, prosciutto cotto e parizer), tra la ricetta con sale nitrito e le nuove ricette è stato ottenuto un valore-p <0,05. I valori medi delle concentrazioni in massa di nitrito di sodio nelle ricette commerciali erano di 3,50-40,50 mg/kg, mentre per le nuove ricette questi valori sono risultati inferiori al limite di rilevabilità. Nel caso della salsiccia fermentata, il valore-p inferiore a 0,05 tra la ricetta disponibile in commercio con sale nitrato e nitrito e le nuove ricette ha confermato l’ipotesi di sostituire i sali citati con nuovi prodotti. Il valore medio della concentrazione in massa di nitrato di sodio nella ricetta commerciale è risultato di 268,52 mg/kg, mentre nelle nuove ricette questo valore è risultato inferiore al limite di rilevabilità.