Οι μικροοργανισμοί που προκαλούν την αλλοίωση των τροφίμων απαιτούν νερό για να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν, και έτσι οτιδήποτε αφυδατώνει τα τρόφιμα ή αφαιρεί νερό από τα μικρόβια θα βοηθήσει στην αποτροπή της ανάπτυξής τους. Τα τρόφιμα και οι μικροοργανισμοί περιέχουν νερό και η περιεκτικότητά τους σε νερό μπορεί να μειωθεί φέρνοντάς τα σε επαφή με διαλυτές ουσίες που απορροφούν το νερό μέσω ενός φαινομένου που είναι γνωστό ως όσμωση. Το αλάτι και η ζάχαρη είναι κοινές και σχετικά ακίνδυνες ουσίες που διαλύονται εύκολα στο νερό και έτσι χρησιμοποιούνται για τη συντήρηση διαφόρων ειδών τροφίμων εδώ και αρκετό καιρό. Τα τρόφιμα που έχουν υποστεί επεξεργασία με αλάτι ή ζάχαρη για να διατηρηθούν δεν θα έχουν συνήθως αρκετό νερό διαθέσιμο στην επιφάνεια για να επιτρέψουν τον πολλαπλασιασμό τυχόν μικροβίων που προσγειώνονται σε αυτά. Τα μικρόβια μπορεί, στην πραγματικότητα, να πεθάνουν από αφυδάτωση, καθώς απομακρύνεται νερό από αυτά.
Καταστροφή τροφίμων
Το φαγητό αλλοιώνεται όταν ορισμένοι μικροοργανισμοί αρχίζουν να αναπαράγονται και να αφομοιώνουν την επιφάνειά του, παράγοντας μια ποικιλία υποπροϊόντων από τις μεταβολικές τους διεργασίες. Αυτό μπορεί να είναι εύκολα ανιχνεύσιμο ή όχι. Συχνά, το φαγητό φαίνεται μουχλιασμένο ή μουχλιασμένο ή μπορεί να μυρίζει άσχημα, αλλά μερικές φορές δεν είναι προφανές και επομένως μπορεί να είναι πιο επικίνδυνο, καθώς τα μικροβιακά υποπροϊόντα μπορεί να είναι πολύ τοξικά και τα ίδια τα μικρόβια μπορεί μερικές φορές να προκαλέσουν πολύ σοβαρές λοιμώξεις. Επομένως, για τη διατήρηση των τροφίμων, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι είναι δύσκολο ή αδύνατο για τους μικροοργανισμούς να αναπαραχθούν ή να επιβιώσουν σε αυτά. Μία από τις παλαιότερες μεθόδους για να γίνει αυτό είναι η συντήρηση με αλάτι ή ζάχαρη.
Ώσμωση
Εάν τα ισχυρά και τα αδύναμα διαλύματα αλατιού διαχωρίζονται από μια πορώδη μεμβράνη, οι συγκεντρώσεις θα προσαρμοστούν έως ότου είναι ίδιες και για τα δύο διαλύματα — το αλάτι θα μετακινηθεί κατά μήκος της μεμβράνης από το ισχυρότερο στο ασθενέστερο διάλυμα και το νερό θα συμπεριφέρεται με τον αντίθετο τρόπο . Τα τρόφιμα και οι μικροοργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα με μεμβράνες και έτσι η όσμωση μπορεί να λειτουργήσει σε αυτές τις μεμβράνες για να τραβήξει νερό έξω. Τα κύτταρα περιέχουν νερό με μια ορισμένη ποσότητα διαλυμένων αλάτων και σακχάρων, αλλά εάν τοποθετηθούν σε περιβάλλον με πολύ διαφορετική συγκέντρωση διαλυμένων ουσιών, το νερό θα ρέει είτε έξω είτε προς τα κύτταρα.
Για παράδειγμα, εάν ένα ερυθρό αιμοσφαίριο τοποθετηθεί σε καθαρό νερό, θα διογκωθεί και τελικά θα σκάσει. Αυτό οφείλεται στο ότι το κύτταρο απορροφά νερό από το περιβάλλον του. Όταν τοποθετείται σε νερό με συγκέντρωση άλατος ίση με αυτή του αίματος, τα ερυθρά αιμοσφαίρια δεν υφίστανται όσμωση και παραμένουν σταθερό μέγεθος. Όταν τοποθετηθεί σε πολύ αλμυρό νερό, το περιβάλλον γύρω από τα ερυθρά αιμοσφαίρια θα αρχίσει να απορροφά τα υγρά μέσα στο κύτταρο μέσω όσμωσης, προκαλώντας τη συρρίκνωση και το θάνατο. Όταν τα τρόφιμα συντηρούνται με αλάτι ή ζάχαρη, τα μικρόβια δεν μπορούν να απορροφήσουν νερό από αυτό μέσω των μεμβρανών τους, εμποδίζοντας την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή και μπορεί να χάσουν νερό και να πεθάνουν.
Άλλα εφέ
Αυτά τα συντηρητικά μπορεί να έχουν κάποια άλλα χρήσιμα αποτελέσματα. Θεωρείται ότι σε υψηλές συγκεντρώσεις μέσα στα κύτταρα μπορούν να υπονομεύσουν τη δομή του DNA και να διαταράξουν τη λειτουργία ορισμένων ενζύμων. Είναι γνωστό ότι ορισμένοι από τους σχετικά ασθενείς δεσμούς που διατηρούν τα σχήματα των μορίων του ενζύμου μπορούν να σπάσουν από άλατα σε υψηλές συγκεντρώσεις. Το δέρμα δεν επηρεάζεται από την επαφή με διαλύματα αλατιού και ζάχαρης επειδή καλύπτεται με ένα στρώμα νεκρών κυττάρων που προστατεύουν τους ζωντανούς ιστούς από την αφυδάτωση.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Το αλάτι και η ζάχαρη είναι πολύ αποτελεσματικά ενάντια στα περισσότερα από τα βακτήρια που μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες. Γενικά, αυτοί οι μικροοργανισμοί δεν μπορούν να ανεχθούν συγκέντρωση άλατος μεγαλύτερη από 10%. Τα καλούπια, ωστόσο, συχνά επιβιώνουν σε πολύ υψηλότερες συγκεντρώσεις και οι ζύμες μπορεί να είναι σε θέση να αναπτυχθούν σε διαλύματα ζάχαρης υψηλής συγκέντρωσης. Η χρήση αλατιού και ζάχαρης περιορίζεται επίσης από το γεγονός ότι προσδίδουν μια πολύ αισθητή γεύση στα τρόφιμα που έχουν χρησιμοποιηθεί για τη συντήρηση. Αυτό μπορεί να είναι αποδεκτό σε ορισμένα τρόφιμα, αλλά όχι σε άλλα.