Os aditivos alimentares têm sido usados por séculos: nossos ancestrais usaram sal para preservar carnes e peixes; adicionaram ervas e temperos para melhorar o sabor dos alimentos; preservaram frutas com açúcares e conservaram pepinos e outros vegetais com vinagre. Entretanto, com o advento da vida moderna, mais aditivos têm sido empregados, a cada ano. A existência de vários produtos modernos, tais como os de baixo valor calórico, fast-food, salgadinhos embalados (snaks), não seria possível sem os aditivos atuais. Estes são usados para preservar os alimentos, melhorar o seu aspecto visual, seu sabor e odor, e estabilizar sua composição. Além disso, são empregados para aumentar o valor nutricional e evitar a sua decomposição ou oxidação com o passar do tempo. O número de aditivos atualmente empregados é enorme, mas todos eles sofrem uma regulamentação federal no seu uso: alguns são permitidos somente em certas quantidades, enquanto que outros já foram banidos de nosso cardápio. E são dos laboratórios de química que saem, anualmente, mais e melhores aditivos.

Um aditivo alimentar, no senso comum, é qualquer substância adicionada ao alimento. Legalmente, entretanto, o termo significa "qualquer substância adicionada propositalmente a um alimento com o objetivo de alterar características deste". Esta definição abrange qualquer composto usado na produção, processo, embalagem, transporte ou estoque do alimento.
 

Os aditivos alimentares e seus metabólitos são sujeitos a análises toxicológicas rigorosas antes da aprovação do seu uso na indústria. Os estudos são conduzidos com espécies animais (e.g., ratos, cães, coelhos), objetivando se determinar os efeitos tóxicos a curto e longo prazo. Estes testes monitoram o comportamento dos animais, seu crescimento, taxa de mortalidade, reprodução, química do sangue e desenvolvimento de tumores, durante um perído de 90 dias. A menor quantidade de aditivo que não produz nenhum efeito tóxico é chamada de "No-effect level", ou NOEL. Este valor é, geralmente, dividido por 100 e se obtém o máximo "acceptable daily intake", ADI.

Os aditivos nutricionais
A incrementação nutricional dos alimentos teve início em 1924, quando, nos EUA, o iodo foi adicionado ao sal de cozinha, numa tentativa de inibir o bócio. Vitaminas são comumente adicionadas a muitos alimentos; as vitaminas D são adicionadas a cereais, farinha, macarrão; a vitamina C é adicionada a bebidas, derivados do leite e confeitos. Além destes, aditivos como óleos essenciais (e.g., ácido linoléico), minerais (e.g., ferro e cálcio) e fibras diéticas são também empregados.

Agentes Processantes
Um grande número de substâncias químicas é adicionado aos alimentos durante o processo de fabricação. Entre eles estão os emulsificantes, que são utilizados para manter uma dispersão uniforme de um líquido em outro, tal como óleo e água. A estrutura química de um agente emulsificante, em geral, inclui uma porção hidrofóbica (tal como uma longa cadeia alquílica) e uma parte hidrofílica (iônica ou polar). São, na verdade, surfactantes: a porção hidrofóbica do agente se dissolve no óleo e a hidrofílica na fase aquosa, formando uma dispersão de micro-gotas deste olho. Estas substâncias são usadas em emulsões (maionese), para facilitar a dispersão de aromatizantes hidrofóbicos, prevenir a formação de cristais de gelo em produtos congelados (sorvete), e melhorar o volume e uniformidade de produtos assados.

O estabilizantes e expessantes tem muitas funções nos alimentos. A grande maioria é formada por polissacarídeos, como amido, ou ainda por proteinas, tais como a gelatina. A principal função é aumentar a viscosidade do produto final, bem como estabilizar emulsões. A formação e estabilização de espuma em vários produtos também é um efeito destes aditivos.
 

Os agentes quelantes (ou sequestrantes) protegem os produtos de muitas reações enzimáticas que podem promover a deterioração durante o processamento e estocagem. Estas substâncias se ligam a muitos dos minerais presentes nos alimentos (e.g., íons cálcio e magnésio) que são requeridos como co-fatores para a atividade enzimática de certas proteínas. Um dos compostos mais utilizados para este fim é o EDTA - ácido etilenodiaminotetracético.

Além destes agentes processantes, existem os humectantes, que mantém o alimento úmido e macio. No côco ralado, por exemplo, é adicionado glicerina. Nos marshmallows, adiciona-se monoestearato glicérico.

Agentes Preservativos
Para evitar a ação do tempo nos alimentos, as indústrias se valem de agentes que preservam a integridade do produto, aumentando a sua data de validade. Existem dois grandes grupos: os antioxidantes e os antimicrobiais. Os antioxidantes são compostos que previnem a deterioração dos alimentos por mecanismos oxidativos. A oxidação envolve a adição de um átomo de oxigênio ou a remoção de um átomo de hidrogênio das moléculas que constituem os alimentos. São dois os principais tipos de oxidação: a auto-oxidação dos ácidos graxos insaturados (i.e., aqueles que contém uma ou mais ligações duplas nas cadeias alquílicas) e a oxidação catalizada por enzimas. No primeiro caso, a reação envolve as ligações duplas do ácido graxo com o oxigênio molecular (O₂). Os produtos desta reação, chamados radicais-livres, são extremamente reativos, produzindo compostos responsáveis pelo mau odor e pela rancificação do alimento. Os compostos que reagem com os radicais livres podem reduzir a velocidade da auto-oxidação. Estes antioxidantes incluem os naturais, tais como o tocoferol (vitamina E) e os sintéticos, tais como o BHA e BHT, ambos derivado do fenol.
 

A oxidação dos alimentos também pode ser causadas por reações enzimáticas específicas. Basta cortar uma maça ou uma banana, por exemplo, que enzimas chamadas fenolases rapidamente catalisam a oxidação de certas moléculas (e.g., tirosina, um amino-ácido), deixando a face exposta com uma cor escura. Este "bronzeamento enzimático" leva à formação de pigmentos, tais como a melanina. Os antioxidantes que inibem este tipo de oxidação incluem agentes que se ligam ao oxigênio livre (tal como o ácido ascórbico) ou agentes que inibem a atividade enzimática, tais como o ácido cítrico e sulfito de sódio.

Além de processos oxidativos, o crescimento de microorganismos, como fungos e bactérias, também pode ser prejudicial para a qualidade do alimento. Juntamente com outras técnicas, tal como embalagens hermeticamente fechadas e refrigeração, várias substâncias químicas são utilizadas como agentes antimicrobiais. O cloreto de sódio, ou sal de cozinha, é provavelmente o mais antigo destes agentes. Ácidos orgânicos, tais como o acético, benzóico, propanóico e o ácido sórbico, são usados como antimicrobiais em alimentos com pH baixo. Nitratos e nitritos são usados para inibir o crescimento da bactéria Clostridium botulinum em alimentos que contém carne crua, tais como a linguiça, o presunto, o bacon e o salame. Dióxido de enxofre e sulfitos são usados para controlar o crescimento de microorganismos em frutas secas, sucos e vinhos. Nisin e natamicina são usados para inibir o crescimento de bactérias e fungos.

Agentes Sensoriais
Nossa interface com o mundo, incluindo os alimentos, é feita através de percepções sensoriais, tais como visão, olfato e paladar. A cor de um alimento, por exemplo, influencia diretamente na percepção do sabor e da qualidade do produto. O processamento pode causar a degradação de pigmentos naturais encontrados nos alimentos. Outros produtos, ainda, precisam da adição de corantes (naturais ou sintéticos) para possuirem uma aparência agradável e diferencial, tal como em refrigerantes (você consegue diferenciar uma coca-cola, uma fanta e um sprite apenas pela cor?), sorvetes, e snacks. Até mesmo o pipoqueiro da esquina costuma adicionar anilina aos grãos de pipoca, pois sabe que a pipoca rosada é "mais gostosa".

 

Os corantes podem ser naturais: derivados de plantas, animais, ou mesmo minérios (tal com o óxido de titânio, TiO₂, presente em sucos artificiais). A grande maioria é derivado e extratos de plantas; estes, entretanto, apresentam algumas desvantagens: instabilidade quando expostos à luz e ao calor, insolubilidade em água, a falta de fornecedores, a reatividade com outros componentes da comida, e a presença de aromas ou odores indesejados.
 

Os corantes sintéticos são solúveis em água e avaliáveit como pó, pastas, grânulos ou soluções. Muitas substâncias utilizadas como corantes, tal como o "Brilliant Blue FCF", o "Indigo Carmine", o "Fast Green FCF" e "Allura Red AC" são bastante tóxicas. Mas, como a concentração utilizada nos alimentos é muito pequena, não chegam a ser preocupantes. Mesmo assim, certos corantes permitidos no Brasil (tal como o Allura) foram proibidos em vários países (como o Canadá).

Além da cor, os aditivos também são utilizados para alterar o odor e paladar: são os agentes flavorizantes. Nós somos capazes de perceber 5 sabores básicos: doce, salgado, amargo, azedo e unami. Isto é possível porque certas moléculas são capazes de sensibilizar células especializadas localizadas nos nódulos palatativos, na língua, boca e garganta.

Além de sensibilizar o paladar, um agente flavorizante pode estimular células do olfato, que são capazes de detectar mais de 10.000 estímulos diferentes. Há vários séculos atrás, na Ásia, já se utilizava uma substância que acabou sendo o primeiro flavorizante a ser vendido comercialmente como tal: os cozinheiros de lá usavam o amino-ácido L-glutâmico ou o glutamato monossódico (MSG). Esta substância é capaz de proporcionar um sabor rico e característico (chamado unami), típico em pratos orientais. Outros compostos que são utilizados como flavorizantes são as lactonas, ésteres, os 5'-ribonucleotídeos, monofosfato de inosina (IMP), malte e proteínas vegetais hidrolizadas.

Além dos flavorizantes, as indústrias se utilizam de agentes adoçantes. A sacarose, por exemplo, é uma das substâncias químicas mais vendidas no mundo. Todos nós temos, em casa, quilos deste produto químico. Como ela fornece energia na forma de carbo-hidratos, é considerada um adoçante nutritivo - tal como a glucose, frutose, xarope de milho, sorbitol, etc.. Desde a descoberta da síntese da sacarina, há quase 200 anos, os químicos vem preparando mais e mais adoçantes não nutritivos, que fornecem nada ou poucas calorias e nutrientes. Estes adoçantes, em geral, são muito mais poderosos que a sacarose e, portanto, bastam quantidades minimas para se provocar o efeito desejado. São usados na produção de praticamente todos os produtos de baixa-caloria, tais como doces, bolos, derivados do leite, refrigerantes e confeitos. Ao contrário dos adoçantes nutritivos, estes adoçantes não fornecem textura ou viscosidade aos produtos, então é necessário a adição de agentes, tal como a polidextrose. Alguns adoçantes, entretanto, podem provocar câncer: é o que aconteceu com o estudo, em ratos, dos ciclamatos e com a sacarina. Por causa disso, os ciclamatos foram proibidos nos EUA (embora sejam vendidos livrementes no Brasil) e a sacarina recebeu uma menção de alerta pelo FDA. Uma grande polêmica surgiu, também, em torno do aspartame: boatos diziam que ele poderia causar vários males, desde câncer até impotência sexual. Mas não existem evidências de que o aspartame seja realmente prejudicial. Para o FDA a substância não apresenta nenhum efeito colateral. Toda a confusão iniciou na internet (quem nunca recebeu algum spam-e-mail alertando sobre os perigos do aspartame?) e, provavelmente, foi movida por indústrias açucareiras que perceberam o grande potencial do rival sintético. O aspartame, contudo, é um dos adoçantes artificiais menos tóxicos já fabricados pelo homem.

O uso dos aditivos alimentares possibitou ao homem uma alimentação mais sadia, segura e higiênica. A ameaça do botulismo, comum em décadas passadas, foi praticamente banida. Hoje os alimentos podem ser guardados por longas datas, mesmo sem refrigeração. Com um rígido controle de toxidade, foi possível se estabelecer uma estreita relação entre a química e os alimentos: os sabores foram realçados, as aparências melhoraram e os micróbios morreram. Os químicos trabalham incessantemente para o aumento do conforto humano; este campo, dos aditivos alimentares, é apenas uma das inúmeras áreas de atuação de nossos profissionais.