Selección de compuestos para el desarrollo de envases activos y validación de su eficacia en el

producto final

Dra. Noelia López Giralnlopez@cnta.es

Area de I+D+i, CNTA27 de Noviembre, 2014

SEDE PRINCIPALSAN ADRIAN. NAVARRA. ESPAÑACARRETERA NA-134 KM. 53. 31570

OFICINA PERÚLINCE. LIMA. PERÚMANUEL VILLAVICENCIO 1191. OFICINA 303

LABORATORIO PERÚ TRUJILLO. PERÚRESIDENCIA Nº 1. PANAMERICA NORTE KM 512. SAN JOSE

El Centro Nacional de Tecnología y Seguridad Alimentaria (CNTA), es una organización sin ánimo de lucro, creada en

1981 por iniciativa de la Asociación Industrial de Conservas Vegetales del Valle del Ebro, con el objetivo de contribuir al

desarrollo e innovación de las empresas alimentarias y por extensión, favorecer la competitividad del sector.

Actualmente:

Presta servicios tecnológicos avanzados para la mejora de la competitividad del sector agroalimentario a través de la

Calidad y la Innovación, bajo el principio de la seguridad alimentaria.

¿QUIENES SOMOS?

SERVICIOS

6. I+D+I

1. SISTEMAS DE GESTIÓN DE CALIDAD Y SEGURIDAD ALIMENTARIA

3. CONTROL ANALÍTICO Y ASISTENCIA EN PROCESO

4. FORMACIÓN

2. CONSULTORIA TÉCNICA

5. EFICIENCIA OPERATIVA

Consultoría de implantación, control y seguimiento de sistemas de calidad y seguridad alimentaria APPCC, BRC, IFS, ISO-22000,…

FOOD DEFENSE

…

Auditorías

Ejercicios de Intercomparación

www.CNTA.es/intercomparativos

1. SISTEMAS DE GESTIÓN DE CALIDAD Y SEGURIDAD ALIMENTARIA

2. CONSULTORÍA TÉCNICA

Servicios de información (Vigilancia Tecnológica, Alinnova, …)

Consultoría técnica (FDA, USDA, Legislación, etiquetado…)

Gestión de Ayudas y Subvenciones

Análisis de composición de alimentos

Detección de sustancias contaminantes en alimentos

Detección de alérgenos: gluten y otros alérgenos

Biología Molecular

Microbiología alimentaria

Control de Calidad de producto

Análisis Sensorial, Paneles de Cata y Estudios de Vida Útil

Análisis y control de calidad de envases

Análisis de Aguas Envasadas y de Consumo. Planes de Control

Análisis de aguas residuales. Planes de Control

Caracterización de lodos

Control, minimización y optimización de los consumos y los vertidos de agua

Pruebas de depuración en plantas piloto

Optimización y Mejora del Rendimiento de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales

Ecodiagnósticos

CONTROL ANALÍTICO3. CONTROL ANALÍTICO

Servicio de calibraciones

Servicios de Definición y Validación Procesos térmicos: Curvas de Penetración Calor y Distribución de

Temperatura

Asesoramiento en el desarrollo industrial de procesos y productos

Etiquetado de alimentos y Fichas técnicas

ASISTENCIA EN PROCESO3. ASISTENCIA EN PROCESO

4. FORMACIÓN

CURSOS EN ABIERTO

CURSOS A MEDIDA IN COMPANY

www.CNTA.es/formacion

Formación y capacitación de las personas

Lean Manufacturing – AleanMENTARIA®

Aseguramiento de la calidad

6 Sigma

Estrategia

Diseños organizativos

EFICIENCIA OPERATIVA5. EFICIENCIA OPERATIVA

Soluciones I+D+i adaptadas a las necesidades de las empresas…

Desarrollo de nuevos productos

Optimización y mejora de productos y procesos

Estudios específicos, interacciones envase-producto, vida útil, challenge tests…

Valorización de residuos y subproductos industriales

…donde lo importante es el apoyo

Planes de innovación, apoyo a la estrategia I+D+i de la empresa

Gestión de proyectos, opciones de financiación, alianzas y partners

Vigilancia Tecnológica, sectorial y a medida

I+D+i6. I+D+I

5 LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN para ayudar a las empresas agroalimentarias a enfrentarse a los

principales retos tecnológicos de los próximos años:

1 INGREDIENTES ALIMENTARIOS  Micro‐ nano‐encapsulados,  obtención de CBAs

2 DESARROLLO DE PRODUCTOS, PROCESOS Y PACKAGING

De formulación a industrialización. Tecnologías convencionales de proceso, escalado, packaging

3 NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN

Tecnologías de higienización y conservación alternativas. Proceso y equipo.

4 MICROBIOLOGÍA INDUSTRIALBIO‐BASED: Ingredientes, valorización biotecnológica, fermentaciones, etc.

5 PRODUCCIÓN ALIMENTARIA SOSTENIBLE

Optimización de recursos (agua, energía, nutrientes), en proceso valorización de sub‐productos

I+D+i

Selección de compuestos para el desarrollo de envases

activos y validación de su eficacia en el producto final

12

CAUSAS DEL FIN DE VIDA ÚTIL

Agentes Biológicos: microorganismos y enzimas.

Oxidación: La exposición al oxígeno y la luz son los dos factores principales que causan la

oxidación de alimentos.

La degradación por procesos de oxidación afecta a lípidos (enranciamiento), hidratos de

carbono y proteínas.

Degradación del color: Pardeamiento enzimático y no enzimático.

α2 α3

α7

α6

DEFINICIÓN DE ENVASE ACTIVOEnvase que actúa como un sistema coordinado con el

alimento y el entorno que trata de corregir las deficiencias de las tecnologías de conservación de los alimentos envasados, mejorando su calidad y extendiendo su vida útil.

SELECCIÓN DE COMPUESTOS

Antimicrobianos: conservantes alimentarios

naturales (compuestos de aceites esenciales, extractos de plantas…)

inorgánicos (sales de plata, óxido de zinc…)

Antioxidantes: sintéticos (BHA, BHT)

naturales (compuestos de aceites esenciales, extractos de plantas, polifenoles, carotenos, ácido cítrico y ascórbico, tocoferol…)

Controladores de senescencia vegetal: controladores de etileno (1-MCP,.

permanganato potásico, cloruro de paladio…)

Pardeamiento enzimático: controladores de enzimas como PPO, Peroxidasa

(SO2, ácidos, quelantes tipo EDTA, flavonoides…)

FACTORES A TENER EN CUENTA A LA HORA DESELECCIONAR EL COMPUESTO

Amplio espectro y actividad a baja concentración de sustancia activa

Sinergias o antagonismos: algunos compuestos como los compuestos principales de aceites esenciales o extractos en combinación pueden ser sinérgicos o antagónicos

Sin efectos sensoriales adversos: aportación de aromas, sabores o colores: cambios organolépticos

Modificación de su eficacia en función de la matriz alimentaria o en el caso de antimicrobianos, del microorganismo sobre el que actuar: ajuste de dosis de los estudios “in vitro” a los estudios “in vivo”

Capacidad de liberación de la superficie activa

Precio

Aspectos legales

EVALUACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA ACTIVIDAD

Antimicrobianos: a controlar los factores que afecten a la respuesta del microorganismo/s y su crecimiento: temperatura, pH, actividad de agua, nutrientes. Selección de los microorganismos de estudio, diferentes resistencias: bacterias G+, G-, levaduras, mohos.

Estudios” in vitro”:

Estudios frente a diferentes microorganismos

Estudio de diferentes concentraciones de compuesto

Estudio de posibles sinergias o antagonismos entre compuestos

Método de difusión en agar (zona de inhibición)

Método de dilución en medio de cultivo líquido y en agar:

Estudios sobre sistemas modelo y alimentos:

Estudios sobre flora alterante y patógena de alimentos

Método de análisis: microbiología clásica, PCR

EVALUACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA ACTIVIDAD

Antioxidantes: a controlar los factores que afecten a la oxidación: temperatura, luz, oxígeno, actividad de agua, nutrientes…

Estudios “in vitro”:

Capacidad antioxidante total del compuesto (DPPH, photochem)

Determinación del contenido en polifenoles, carotenos, tocoferoles, vitamina C

Determinación de sinergias entre compuestos

Estudios sobre sistemas modelo o alimentos:

Método de análisis de oxidación: TBA, índice de peróxidos, hexanal, rancimat, etc.

Método de análisis de capacidad antioxidante y determinación del compuesto

EVALUACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA ACTIVIDAD

Senescencia: a controlar los factores que afecten a la estructura celular de la fruta: temperatura, pH, humedad ambiental, nutrientes…

Estudios sobre alimentos:

pérdida de peso, color CIELab, acidez, brix, actividad respiratoria, concentración de etileno liberada, …

Pardeamiento enzimático: a controlar la actividad enzimática, separación física entre enzima y sustrato, pH, temperatura... Actuación con compuestos que inhiban o reduzcan la actividad enzimática

Estudios in vitro y sobre alimentos:

Actividad enzimática y color CIELab

PROYECTOS DE CNTA

SUPERFICIES ACTIVAS

300 MPa

600 MPa Control

MAHONESA

Capacidad antioxidante

0

200

400

600

800

1000

1200

0 30

Tiempo (días)

µgra

mos

de

trolo

x/m

g

Control 0% tocoferolControl 1,5% tocoferolControl 3% tocoferolControl 5% tocoferol300 Mpa 0% tocoferol300 Mpa 1,5% tocoferol300 Mpa 3% tocoferol300 Mpa 5% tocoferol600 Mpa 0% tocoferol600 Mpa 1,5% tocoferol600 Mpa 3% tocoferol600 Mpa 5% tocoferol

Desarrollo y evaluación de films antioxidantes para procesado posterior (HPP)

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

mg

toco

fero

l/kg

acei

te

Control_0%.

Control_1,5%.

Control_3%.

Control_5%.

Concentración de tocoferol

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

mg

toco

fero

l/kg

acei

te

300 Mpa_0%.

300 Mpa_1,5%.

300 Mpa_3%.

300 Mpa_5%.

Capacidad antioxidante

Control de la liberación!!

Proyecto nacionalconsorciado.  CEIDE@

SUPERFICIES ACTIVAS

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15

Tiempo (días)

mg

MD

A/K

g ca

rne

Control

Eugenol

Carvacrol

Desarrollo y evaluación de films antioxidantes basados en compuestos aromáticos y extractos de plantas

Ajuste de dosis fundamental!!Efecto sensorial

Oxidación lipídica

30 días

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 14 22

mg MDA

/kg

Tiempo (días)

Proyecto Natal. Proyecto consorciado nacional.  CEIDE@. Proyecto Inkpack. Plan Tecnológico de Navarra Cemitec‐CNTA

SUPERFICIES ACTIVAS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 10 20 30

Log ufc aerobios m

esófilo

s/g 

Tiempo (días)

15 días

Desarrollo y evaluación de films antimicrobianos basados en extractos de plantas

Proyecto Natal. Proyecto consorciado nacional.  CEIDE@. Proyecto Inkpack. Plan Tecnológico de Navarra Cemitec‐CNTA

Ajuste de dosis. Efecto sensorial.

Detección del microorganismo más limitanteDiferencias en la acción dependiendo del producto y tipo de envasado

SUPERFICIES ACTIVAS

Desarrollo y evaluación de films antisenescencia

Proyecto Inkpack. Plan Tecnológico de Navarra Cemitec‐CNTA

12 días

Control1‐mcp

Variabilidad de los lotes de producción, 

diferentes grados de madurez diferente efecto

SUPERFICIES ACTIVAS

Control

1‐mcp

Desarrollo y evaluación de films antisenescencia

16 días

Proyecto Inkpack. Plan Tecnológico de Navarra Cemitec‐CNTA

SUPERFICIES ACTIVAS

Desarrollo y evaluación de films activos que alarguen la vida útil del champiñón fresco

19 días

Control A Control B Activo 1

Activo 2 Activo 3 Activo 4

Proyecto Champipack. Innpacto 2011. Eurochamp, Plásticos Alai, Itene y CNTA

Valoración global 8 12 19 22Control A 7,2 6,4 5,6 4,9Control B 7,9 7,1 5,9 4,6Activo 1 8,1 6,9 5,6 4,9Activo 2 8,1 6,6 6,1 5,1Activo 3 8,2 7,3 5,9 5,1Activo 4 8,3 7,2 6,5 5,5

Muchas gracias por su atención