u5. tecnologias emergentes de conservacion
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. ING.HERBERT ARTURO BARBOSA SAHUR.
UNIDAD 5.
“TENOLOGIAS EMERGENTES PARA LA OCNSERVACIONDE ALIEMNTOS NO
TERMICAS”.
Grupo: 7BQ.
TAREA U5. “INVESTICACION”.
Nombre: Julieta María Chan Campos.
Fecha de entrega: 18 de Octubre del 2012.
Ciclo escolar: agosto- diciembre 2012.
5.1 INTRODUCCIÓN A LAS TECNOLOGIAS EMERGENTES.
A pesar del completo desconocimiento que se tenia en la antigüedad de la
degradación de los alimentos, nuestros antepasados desarrollaron técnicas de
conservación empíricas que satisfacían su necesidad de contar con alimentos en
buenas condiciones por un tiempo mas prolongado, tales como: secado al sol
aplicado a granos, la congelación realizada en las altitudes al norte , el salado
donde la sal disminuye la cantidad de agua disponible del alimento y el encurtido.
Con el paso del tiempo estos métodos se han estando refinando más a fondo con
el conocimiento que se tiene de los mecanismos que causan deterioro en los
alimentos surgiendo así tratamientos térmicos : esterilización pasteurización,
escaldado y cocción, en donde la utilización de calor a parte de la capacidad de la
destrucción de microrganismos también tienen acción sobre enzimas, proteínas,
vitaminas, lípidos y el agua constitucional de los alimentos ofreciendo cambios
indeseables en las propiedades de los mismos. La aplicación de los métodos
tradicionales para la conservación de alimentos generan efectos indeseables en
los productos procesados como son: el deterioro de los atributos sensoriales
(color, olor, textura, sabor, etc.) de las propiedades nutricionales
(desnaturalización de proteínas, degradación de vitaminas y la formación de
subproductos.
A la par de los tratamientos térmicos se dio la conservación por adición de
productos químicos y bioquímicos (antioxidantes, agentes antipardeamento y
sustancias antimicrobianas) con la finalidad de evitar deterioros químicos y
biológicos en los alimentos. Seguidamente surgieron técnicas de conservación
como: la deshidratación controlada, la utilización de películas permeables o
impermeables según fuera necesario limitar al alimento de la atmosfera o aislarlo
creando un micro-atmosfera de una composición determinada que rodera al
alimento. Dichas técnicas tienen el efecto de influir en los factores fiscos
causantes del deterioro por: la humedad y composición de la atmosfera que
rodea al alimento.
La recién demanda de los consumidores por productos listos que sean similares
en apariencia y valor nutricional a los alimentos frescos. La gran mayoría de los
alimentos que consumimos a diario son perecederos y se deterioran con el paso
del tiempo cuando no existe un método adecuado de conservación.
Muchas tecnologías de conservación de microrganismos pueden inhibir el
crecimiento microbiano (temperaturas bajas, reducción de la actividad de agua,
acidificación y adición de conservantes). Sin embrago estas tecnologías no son
suficientes ya que no eliminan las formas de resistencia como el caso de las
esporas bacterianas, por lo que resulta necesario pensar en sistemas de
conservación de alimentos que eviten la contaminación con microrganismos
deteriornates y patógenos .
En términos de inactivación microbiana el tratamiento térmico es el más utilizado.
La eliminación de microrganismos usando altas temperaturas da como resultado
alimentos más estables y seguros. Sin embargo implica altos costos en términos
de uso de energía y alteración de las propiedades del alimento y el valor
nutricional.
Por todo ello el objetivo actual de la tecnología para la conservación de alimentos
sea el de producir alimentos mínimamente procesados, seguros
microbiológicamente, nutritivos y con una apariencia fresca; conduciendo a una
creciente investigación en el uso de tecnologías no térmicas de conservación
conocidos como: “ tecnologías emergente” las cuales tiene la finalidad de eliminar
o minimizar la degradación la temperatura del alimento se mantiene por debajo de
la temperatura del alimento que normalmente se utiliza en el procesado térmico.
Así como también el empleo de conservantes de origen natural como los
extractos de plantas con el objetivo de sustituir el tratamiento térmico y el uso de
conservantes químicos que poseen desventaja en términos de calidad de los
alimentos afectan no solamente el valor nutricional sino las cualidades sensoriales
de los alimentos.
Existen varios métodos para procesar alimentos a bajas temperaturas, entre los
que figuran los calentamientos óhmicos y las microondas, los campos eléctricos,
los campos magnéticos oscilantes, los arcos de descarga eléctrica y los campos
eléctricos pulsantes de alta intensidad. La energía eléctrica puede ser aplicada al
alimento en forma continua, generando calor en éste y promoviendo la inactivación
de los microrganismos por efecto térmico. Por otra parte, si la energía es aplicada
en forma de pulsos eléctricos cortos de alta intensidad, se generará muy poco
calor en el alimento y la inactivación microbiana se logra con la destrucción de la
membrana celular.
5.2 ALTA PRESIÓN HIDROSTÁTICA.
.Actualmente existen dos procedimientos: la presión dinámica que todavía no ha
sido utilizada a nivel industrial y la presión estática que es la que hoy tiene
aplicación práctica.
En la alta presión dinámica el incremento de la presión se origina en un tiempo
muy corto (ms) como consecuencias de una explosión que genera una onda de
choque (> 100 MPa) denominada “onda de choque hidrodinámica (Hydrodyne
Process, HDP”. Esta tecnología consigue la inactivación de microrganismos y el
ablandamiento de ciertos tejidos como: carne, por ruptura de la estructura celular.
La aplicación de alta presión estática se basa en someter a un producto a
elevados niveles de presión hidrostática (100-1000 MPa) de forma continua
durante un cierto tiempo (varios minutos). A este tipo de tecnología se la denomina
comúnmente” altas presiones hidrostáticas (High Pressure Processing, HP)”
La utilización de altas presiones hidrostáticas se rige, fundamentalmente por dos
principios:
1) La ley de Pascal, según la cual una presión externa aplicada a un fluido
confinado se transmite de forma uniforme (proceso isostático) e instantánea
en todas las direcciones, evita la presencia de zonas sobretratadas así
como la deformación de productos y hace que este sea mas homogéneo.
De acuerdo con este último principio, esta tecnología puede aplicarse
directamente a alimentos líquidos o a cualquier producto envasado
sumergidos en un fluido de presurización (de baja compresibilidad). Cuando
los alimentos se tratan en su envase, éste debe ser flexible y deformable
(ha de tolerar reducciones de volumen de hasta un 15%). Es especialmente
importante la evacuación de los gases del interior para evitar que su
compresión reduzca la eficacia de la presurización.
2) La segunda se reffiere al principio de le Chatelier que indica que los
fenómenos acompañados de una disminuacion de volumen ( reaciones
químicas modificación de las configuraciones nolecualres) son favorecidos
por un aumento de presión y viceversa. Según etse pricipio la aplicación de
la alta presión desplaza el equilibrio de un proceso hacia el estado que
ocupa menos volumen.
La efectividad de los tratamientos de APH sobre la inactivación microbiana
depende de variables del tratamiento ( presión, tiempo, temperatura) de la
composición del alimento y de la naturaleza del microrganismo. En genral
presiones entre 499 y 600 MPa producen importantes reducciones ( 4
unudades logarítmicas) de la mayoría de los microorganismos de la forma
vegetativa mientras que als esporas puede resistir preisones superiores a los
1000 MPa. En general los microorganismos Grma negativos son mas sensibles
a los ptratamientos APH seguido de las levaduras y hongos, Gram positivos y
por ultimo esporas.
5.3 GENERACION DE ALTA PRESION.
La industria alimentaria requiere equipos que toleran presiones de mas altas
presiones de 4000 atm con un ciclo mas eficiente y duradero de 1000000 ciclos /
año. La alta presión se puede generar del siguiente modo:
Compresión directa.- es generada por presurización de un medio con la
parte final de un pistón de diámetro pequeño. El diámetro de la parte final
del pistón se mueve con una bomba de baja presión, permitiendo una
compresión rápida pero las limitaciones del cierre dinámico de alta presión
entre el pistón y la superficie interna de la cámara restringe el uso de este
método a escala de laboratorio o sistemas de planta piloto.
COMPRESION DIRECTA.
Compresión indirecta.- utiliza un intensificador de la alta presión para bombear el
medio de presión desde un deposito hacia la cámara de presión cerrada g¿hasta
que alcanza la presión deseada.
5.4 EQUIPOS DE ALTA PRESION.
Los equipos de alta presión hidrostática empleados en el procesado de alimentos
están formados, fundamentalmente:
Una cámara de presurización (cilíndrica de acero de elevada resistencia),
Un generador de la presión (generalmente un sistema de bombeo
constituido por una bomba hidráulica y un sistema multiplicador de presión
Un sistema de control de temperatura.
En la actualidad existen equipos de funcionamiento:
Discontinuo (los más utilizados).- en estos los alimentos (líquidos o sólidos)
envasados se colocan en el interior de la cámara de presurización. El
COMPRESION INDIRECTA.
sistema de bombeo irá sustituyendo el aire de la cámara por el fluido de
presurización hasta su total llenado y posteriormente, incrementará la
presión hasta los niveles establecidos. Una vez alcanzada la presión
deseada, una válvula que cierre el circuito, permitirá su mantenimiento, sin
necesidad de aporte adicional de energía, en el tiempo estipulado.
Semicontinuos. pueden utilizarse para tratar productos líquidos no
envasados. En este caso, es habitual, que la presión se comunique al
producto de manera directa a través de un pistón móvil. Una vez
presurizado el producto se envasa asépticamente.
5.5 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO.
Un sistema industrial de alta presión consiste en una:
Cámara cerrada y su cierre.- el corazón del sistema es la cámara de
presión, la cámara cilíndrica se construye en acero de baja aleación de
resistencia a alta tracción.
Un sistema de generación de presión.- una vez cargada y cerrada la
cámara se llena con liquido presurizarte es simplemente agua mezclada
con aceite soluble para lubricar y evitar la corrosión. La lata presión
hidrostática es generada mediante compresión directa se hace a través de
EQUIPOS DE ALTAS PRESIONES.
un pistón, el medio de presión en la cámara de lata presión es presurizado
directamente mediante un pistón manejado por una bomba de baja presión.
Un dispositivo de control de la temperatura.- existen dos métodos para
controlar la temperatura durante el tratamiento durante la fase de carga y
del medio de transmisión de presión dentro de la cámara desde afuera o
internamente por una fuente de calor o enfriamiento ubicada dentro de la
cámara, la manera mas simple de control externo de temperaturas se
realiza mediante bandas eléctricas de transmisión de calor que estan
alrededor de la camara. Esta solo permite calentar el contenido de la
camara por encima de la temperatura ambiente, cuando se requiere
calentar o enfriar la camara puede tener una chaqueta con medio de
calentamiento / enfriamiento en circulación.
TEECNOLOGIAS NO TERMICAS A DE ALTAS PRESIONES. DESCRIPCION DEL PROCESO.
5.6 CAMPOS ELECTRICOS PULSADOS DE ALTA DENSIDAD.
Se utilizan campos eléctricos de alta intensidad, entre 20 y 60 kV/cm (hasta
80 kV/cm) y capacitancia de 80 nF a 9,6 MF.
PRODUCTOS HECHOS EN BASE A FRUTAS Y VERDURAS EN EL MERCADO TRATADOS CON APH.
Basada en la propiedad que tienen los alimentos fluidos de ser buenos
conductores eléctricos
Se inicia en 1924 con Beattie y Lewis al aplicar sobre el alimento un voltaje
de 3.000-4.000 V
Fetterman (1928) y Getchell (1935), combinaron la corriente eléctrica con la
temperatura para pasteurizar leche e inactivar bacterias
Entre 1928 y 1938 la corriente eléctrica se utilizó como medio de generar
calor para la pasteurización de unos 200 millones de litros de leche para el
consumo.
A finales de 1967 Sale y Hamilton realizan los primeros estudios para la
inactivación de microrganismos aplicando campos eléctricos homogéneos
de alto voltaje.
5.7 SISTEMAS DE PROCESADO CON CAMARAS ELECTRICOS PULSADOS.
Se realiza a temperatura ambiente o de refrigeración con la aplicación
de una breve descarga de alto voltaje a alimentos colocados entre dos
electrodos por tiempos en el orden de los microsegundos.
La fuerza de campo depende de la diferencia de potencial entre los
electrodos, en alimentos se encuentran en el rango de 1-100 kV/cm.
Se producen acumulando energía eléctrica en un banco de
condensadores y descargándolos súbitamente, con frecuencias entre 1-
100 Hz en uno de los electrodos, el segundo electrodo está conectado a
tierra lo que garantiza la diferencia de potencial adecuada.
PULSOS ELECTRICOS DE ALTA INTENSIDAD DE CAMPO.
El sistema de procesado por campos eléctricos pulsados de alta intensidad es un
sistema eléctrico simple consistente en una fuente de alto voltaje, un banco de
condensadores, un interruptor y una cámara de tratamiento. El tratamiento se
aplica en forma de pulsos cortos, con una duración entre 1 y 10 ms (hasta 300μs)
y se ajusta teniendo en cuenta diversos factores del alimento y de la microbiota
contaminante. El efecto sobre los microrganismos se basa en la alteración o
destrucción de la pared celular cuando se aplica una intensidad de campo
eléctrico que da lugar a una diferencia de potencial entre ambos lados de la
membrana (potencial transmembrana). Cuando esta diferencia de potencial
alcanza un valor crítico determinado, que varía en función del tipo de
microrganismo, origina la formación de poros irreversible en la membrana celular
(electroporación) y en consecuencia la pérdida de su integridad, incremento de la
permeabilidad y finalmente destrucción de la célula afectada.
Es una de las mejores alternativas a los métodos convencionales de
pasteurización, lo que hizo que se denominara “pasteurización fría”.
Su uso está limitado a productos bombeables, capaces de conducir la electricidad
y exentos de microrganismos esporulados. Sin embargo, no produce ningún efecto
sobre enzimas. Los alimentos más idóneos para este tratamiento son: leche,
huevo líquido, zumos de frutas y concentrados, sopas y extractos de carne.
Este sistema esta compuesto principalmente de los siguientes compuestos
principalmente: una fuente de alto voltaje, un banco de capacitores, un interruptor
de alto voltaje y una cámara de tratamiento.
El sistema funciona básicamente de la siguiente manera: la energía suministrada
por la fuente de lato voltaje de corriente directa, es almacenada en un banco de
capacitores. La energía recolectada por los capacitores es descargada en forma
de pulsos de corta duración, hacia la cámara de tratamiento por medio de un
interruptor y así genera el campo eléctrico que se requiere para el tratamiento de
los alimentos.
Los alimentos líquidos son considerados cono conductores eléctricos por contener
grandes concentraciones de iones, los cuales son portadores de cargas eléctricas.
Para generar campos eléctricos pulsados de alta intensidad dentro del alimento y
evitar que una gran cantidad de corriente fluya a través del mismo, es necesario
del pulso aplicado.
RESUMEN DE INACTIVACIONES MICROBIOLOGICAS MEDIANTE EL USO DE CAMPOS ELECTRICOS PULSANTES DE LATA INTENSIDAD.
5.8 DISEÑO DE CAMARAS CONTINUAS.
Los equipos de generación de pulsos eléctricos de alta intensidad constan de una
fuente de alimentación de alto voltaje, un regulador de frecuencia y tipo de
descarga, una cámara de tratamiento constituida por los electrodos entre los que
circula el alimento, un sistema de refrigeración y dispositivos de control. Estos
equipos se conectan a líneas de envasado aséptico.
La cámara de tratamiento es uno de los componentes más importantes y
complicados del sistema. Esta consiste en dos electrodos soportados por un
material aislante que también forman un material aislante que también forma un
recinto para contener el alimentos que va ha ser tratado.
Puede realizarse por cámaras estáticas o continuas. Estudios a nivel laboratorio
se han llevado acabo con cámaras de tratamiento estático y continuo. Para tratar
alimentos a planta piloto es recomendable la utilización de cámaras continuas ya
que son más económicos y eficientes.
Sale y Hamilton en 1967 una cámara de tratamiento que contiene dos electrodos
de carbón sostenidos en una placa de latón. La cámara se forma al poner un
separar de polietileno de 3mm de espesor en forma de U entre dos electrodo. El
campo eléctrico máximo que se podía aplicar estaba limitado a 25 kV/cm debido a
la fuerza dieléctrica del aire. Se utilizaron pulsos de onda cuadrada con longitud de
pulso se 2 a 20 µs.
PULSOS ELECTRICOS DE ALTA INTENSIDAD COMO PRIMER PRODUCTO DE APARICION COMERCIAL.
Dun y Pearlman en 1987 construyeron un sistema utilizando una cámara estática
formada por electrodos circulares de acero inoxidable y un separador de Nylon la
cual tiene 2 cm de altura y un diámetro interno de 10 cm, el área del electrodo es
de 78 cm2 . la fuerza del campo eléctrico es utilizada de 30 Kv/cm como valor
máximo ya que los valores superiores se observo la generación de chispas. Esta
cámara fue diseñada para alimentos líquidos, que se introducían a esta mediante
un orificio en uno de los electrodos.
Zhang construyeron una cámara estática que consta de dos electrodos de placas
paralelas de acero inoxidable en forma de disco por un espaciador de polisulfona.
El are efectiva del electrodo es de 27 cm2 con una distancia de 0.95 0.51cm
CAMARA ESTATICA DISEÑADA POR SALE Y HAMILTON.
CAMARA ESTATICA DISEÑADA POR DUNN Y PEARLMAN.
entre ellos. La fuerza máxima del campo eléctrico aplicado fue de 70 Kv/cm. Como
sistema de enfriamiento se utilizo la circulación de agua de chaquetas construida
dentro de los electrodos.
5.9 GENERACIÓN DE VOLTAJE CON DIFERENTE FORMA DE ONDA.
El campo eléctrico puede ser aplicado en forma de pulsos de decaimiento
exponencial, pulsos de onda cuadrada, pulsos oscilatorios y pulsos bipolares.
Investigaciones han demostrado que los pulsos oscilatorios son los menos
eficientes para la inactivación de microrganismos. Los pulsos de onda cuadrada CAMARA ESTATICA DISEÑADA POR ZHANG Y COLABORADORES.
COMPARACION DE LAS TRES CAMARAS DISEÑADAS PARA CAMPOS ELECTRICOS PULSADOS DE ALTA INTENSIDAD.
presentan mayor eficiencia energética y mayor letalidad que los pulsos de
decaimiento exponencial.
Los pulsos bipolares son los más letales que los pulsos monopolares. Debido a
que el campo eléctrico induce movimientos en las moléculas cargadas de la
membrana celular de los microrganismos, una inversión en la orientación o en la
polaridad del campo eléctrico, provoca un correspondiente cambio en la dirección
de las moléculas cargadas. Y esta variación en el movimiento de las moléculas,
causa un estrés en la membrana celular que aumenta su susceptibilidad a un
rompimiento eléctrico. Los pulsos bipolares tienen la ventaja de requerir de menos
energía originando una reducción en la deposición de solo dos en las superficies
de electrodos así como la disminución de la electrolisis de los alimentos.
PULSOS OSCILATORIOS.PULSOS DE ONDA CUADRADA.PULSOS DE DECAIMIENTO EXPONENCIAL.
MODELOS PARA PULSOS BIPOLARES DE DECAIMIENTO EXPONENCIAL Y PARA PULSOS BIPOLARES DE ONDA CUADRADA.
5.10 CAMPOS MAGNETICOS OSCILATORIOS.
Este proceso involucra la aplicación de pulsos de alto voltaje, generalmente de 10
a 80 KV/cm de 1 a 100 µs y con un número total de pulsos de 1 a 100 sobre
alimentos situados entre dos electrodos. Este proceso puede ser realizado a
temperatura ambiente o a temperatura de refrigeración, durante periodos de
tiempo por debajo de un segundo. Generalmente este tratamiento produce un
aumento entre 2-5ºC de la temperatura del alimento, modificando ligeramente las
propiedades organolépticas.
La utilización de campos magnéticos oscilantes con una densidad de flujo
magnético de 3-50 y frecuencia de 5- 500 KHz El tratamiento tiene como
característica principales tiempos de tratamientos cortos (25µs o por arriba de
pocos milisegundos) además que el proceso no genera un aumento significativo
de temperatura en el alimento y fuerzas de campos altas (2-100 teslas) con una
frecuencia de 5 a 500 kHz.
Esta nueva tecnología se caracteriza de forma muy variada al microorganismo
provocando cambios estructurales y morfológicos en su membrana. Dicho
tratamiento afecta directamente a la multiplicación de los microorganismo ya que
actúa principalmente sobre la membrana provocando un cambio en la fluidez e
interfiriendo en el flujo de iones. En algunos casos estas alteraciones no llegan a
producir la muerte celular por lo que la eficiencia del tratamiento en al inactivación
FORMAS DE APLICACIÓN DE PULSOS.
de microrganismos es baja, consiguiendo reducir dos ciclos logarítmicos en
células vegetativas.
La utilización de campos magnéticos oscilantes para inactivación de
microorganismo tiene el potencial de pasteurizar alimentos con una mejora en la
calidad y en la vida de anaquel, en comparación con los procesos convencionales
de pasteurización. Los campos magnéticos pueden ser:
Estáticos (CMS).-En el campo magnético estático la intensidad del campo
magnético es constante con el tiempo.
Oscilantes (CMO).- Se aplica en forma de pulsos. La carga de los pulsos
es inversa en cada pulso.
En el campo magnético puede ser:
Homogéneo la intensidad del campo (B).- es uniforme en el área envuelta por el
campo magnético.
Heterogéneo.- B no es uniforme con las intensidades disminuyendo así como
las distancias del centro del alambre aumentan. Los campos magnéticos
oscilantes aplicados en forma de pulsos invierten la carga en cada pulso
pero también la intensidad de cada pulso disminuye con el tiempo en un
10% de la intensidad inicial.
o Las ventajas tecnológicas de inactivación de microrganismos con campos magnéticos oscilatorios son:
Mínima desnaturalización térmica de las proteínas
Reducidas necesidades energéticas
Tratamiento de alimentos en envases flexibles para evitar la contaminación
post-proceso.
5.11. GENERACION DE CAMPOS MAGNETICO DE ALTA DENSIDAD.
Por el momento, es incierto si el proceso realmente tiene un potencial
comercial, ya sea en términos de rendimiento o costo, a pesar de su característica
interesante como un proceso no térmico, que permite el tratamiento de los alimentos
sólidos y líquidos, en envases sellados.
La condición más importante para obtener una conservación satisfactoria del alimento
con la ampliación de un campo magnético, es la alta resistividad, mayor de 10 a 25
ohms-cm. por ejemplo el zumo de la naranja es de 30 ohm-cm.
El campo magnético a aplicar es función de la resistividad eléctrica y del espesor
del alimento a magnetizar así se utilizan intensidades de campo magnético grandes
para resistividades eléctricas pequeñas y grandes espesores.
Los campos magnéticos exhiben un efecto bactericida considerable en agua.
MICROORGANISMO TEMPERATURA. INTENSIDAD
DE CAMPO.
NUMERO
DE
PULSOS.
FRECUENCIA
(KHz).
RECUENTO
INICIAL DE
CEPAS.
RECUENTO
FINA DE
CEPAS.
LECHE 23 12 1 6 25000 970
YOGURT 4 40 10 416 3500 25
ZUMO DE
NARANJA.
20 40 1 416 25000 6
MASA DE
PANECILLOS
PARA
HORNEAR.
7.5 1 8.5 3000 1
FACTORES A CONSIDERAR.
Temperatura
pH
Fuerza Iónica
Resistividad del Alimento, mayor de 10 a25 ohms-cm
Situation de los microorganisms.
Ventajas.
(a) desnaturalización térmica mínima delas propiedades nutricionales y organolépticas.
(b) necesidades energéticas reducidas para un adecuado procesado.
(c) tratamiento potencial de alimentos en el interior de los envases flexibles de
película para prevenir la contaminación postproceso.
Limitaciones.
Poco estudiado
•Falta información acerca de la inactivación de patógenos y la resistencia de estos.
•Validar el proceso como seguro par alimentos.
CAMPOS MAGNETICOS PARA LA CONSERVCION DE PULSOS.
5.12 CAMPOS MAGENETICOS Y MICROORGANISMOS.
Con base en el conocimiento del efecto que los campos magnéticos
ejercen sobre los microrganismos, resulta de interés desarrollar sistemas
que, haciendo uso de los campos electromagnéticos, estimulen el
crecimiento de microrganismos de importancia industrial, lo que podría
redundar en la disminución de los tiempos de fermentación, aumento en
los rendimientos y disminución de costos en procesos como la
producción de cerveza, vino, pan, derivados lácteos, productos
farmacéuticos, enzimas, entre muchos otros.
Por otro lado, los campos electromagnéticos pueden usarse para inhibir
el crecimiento de los microrganismos, lo que se presenta como una
posibilidad para la conservación de alimentos, al eliminar los
microrganismos presentes en ellos y que pueden alterarlos.
5.13 TEJIDOS Y MEMBRANAS.
El efecto que los campos electromagnéticos ejercen sobre el crecimiento
celular ha sido estudiado desde el punto de vista biofísico, pero su
aplicación a la biotecnología no se ha estudiado de forma profunda; sólo
en la última década algunos estudios se han dedicado a microrganismos
de interés biotecnológico.
Los campos electromagnéticos afectan la dirección de la migración y
alteran el crecimiento y la reproducción de los microrganismos, causan
cambios en la síntesis de ADN, en la orientación de biomoléculas y
biomembranas y alteran el flujo de iones a través de la membrana
plasmática, generando como resultado neto una modificación en la
velocidad de reproducción celular.
El efecto que generan los campos magnéticos sobre el crecimiento
celular se puede clasificar en inhibitorio, estimulatorio o no observable.
Los efectos de estimulación o inhibición de los campos magnéticos se
han atribuido a cambios en la orientación de las biomoléculas (proteínas),
cambios en las biomembranas (lipídicas y plasmáticas), alteraciones del
flujo de iones a través de la membrana plasmática y/o cambios en la
estructura de las biomoléculas
Los mecanismos por los cuales los campos magnéticos afectan el
desarrollo de los microrganismos están sin esclarecer completamente,
pero se interpreta que se desarrollan por efecto sobre la membrana
plasmática, con posibles repercusiones metabólicas y acción directa
sobre las partículas coloidales del medio de cultivo. Se han propuesto
varias teorías para explicar el efecto de los campos magnéticos débiles
sobre los organismos y todas hacen mención de un fenómeno
denominado la resonancia del ciclotrón, como uno de los responsables
de dichos efectos. Los campos magnéticos pueden activar las partículas
coloidales del medio de cultivo, haciendo que estas remuevan parte del
Ca unido a los fosfolípidos de las membranas plasmáticas,
incrementando su permeabilidad y de esta forma, afectando el
crecimiento de los microrganismos.
5.14. Irradiación de alimentos.
Tecnología extensa estudiada durante las décadas de los 50´s y 60´s consiste en
exponer el alimento a radiaciones gamma de fuentes de Co con una energía de 5
a kG y longitudes para la conservación de alimentos.
En la Industria Alimentaria, el término de “irradiación” se utiliza para referirse a
tratamientos en los que los alimentos se exponen a la acción de radiaciones
ionizantes durante un cierto tiempo.
Este tratamiento en la aplicación de ondas electromagnéticas o electrones al
alimento utilizándose con mayor frecuencia rayos gamma y rayos X. La tecnología
es adecuada para la higienización de vegetales y productos de cuarta gamma
obteniendo resultados importantes en la reducción de la carga microbiana.
Los tipos de fuentes de radiación ionizante apropiados para la irradiación de alimentos son:
a) radiación gamma procedente de los radionúclidos Cobalto- 60 y Cesio- 137.
b) Rayos X generados por aparatos que funcionen con una energía nominal
igual .menor a 5 MeV;
c) Electrones acelerados generados por aparatos que funcionen con una energía
nominal igual o menor a 10 MeV.
5.15 ASPECTOS TECNOLÓGICOS DE LA IRRADIACIÓN.
Este tipo de tratamientos puede producir:
“Efecto primario”.- derivado de la ruptura y pérdida de estabilidad de los
átomos y/o moléculas, que conduce a la formación de iones y radicales
libres.
“Efecto secundario”.- derivado de la combinación y dimerización de los iones y
radicales libres formados para dar lugar a nuevas moléculas o compuestos.
El efecto conjunto (primario más secundario) se denomina “radiolisis” y a
los nuevos compuestos resultantes, “productos radiolíticos”.
En diversas investigaciones se ha puesto en evidencia que cuando la dosis
absorbida es ≤ a 10 kGy la formación de compuestos radiolíticos no supone riesgo
para la salud.
La radiolisis produce alteraciones del DNA y formación de radicales a partir de las
moléculas de agua con elevado potencial reductor y oxidante.
El uso comercial de esta tecnología para la conservación de alimentos ha sido es
muy limitado, debido al escepticismo de los consumidores en conjunción con las
prohibiciones legislativas.
El uso de la irradiación ha aumentado gradualmente en Europa y en EU en su
aplicación a frutas frescas, carne de ves de corral y especias.
5.16
VENTAJAS Y LIMITACIONES DE ALIMENTOS IRRADIADOS:
Propiedades organolépticas:
Utilizando la dosis adecuada de radiación, pueden mantenerse estas propiedades
en gran medida; sin embargo, al aplicar dosis elevadas de radiación, se producen
en el alimento, modificaciones del sabor, color y textura que pueden hacer al
alimento inaceptable para el consumo. En general las alteraciones organolépticas
producidas por irradiación se presentan a dosis menores que las necesarias para
producir alteraciones nutricionales. Estas alteraciones, pueden minimizarse
irradiando el alimento envasado al vacío o en atmósferas modificadas, en estado
congelado o en presencia de antioxidantes.
Una de las alteraciones organolépticas más características es la aparición de un
olor y/o sabor típico a radiación. Esto es debido principalmente al efecto de los
radicales libres sobre los lípidos y las proteínas. Este aroma es más pronunciado
inmediatamente después de la irradiación y decrece e incluso desaparece durante
el almacenamiento o después de cocinar el producto.
El color del producto también puede verse afectado (oscurecimiento en las
carnes). En frutas y hortalizas se produce un considerable ablandamiento. Esta
modificación no se presenta de inmediato, sino al cabo de varias horas e incluso
días después de recibir la irradiación.
Beneficios de la Irradiación de los Alimentos
Ciertamente, el más importante beneficio es la mayor calidad desde el punto de
vista microbiológico que ofrecen estos alimentos, ya que el proceso destruye
patógenos problemáticos desde el punto de vista de la salud pública, entre los que
podemos mencionar: Salmonella, E. coli O157:H7, Campylobacter, Listeria
monocitogenes, Trichinella spiralis, etc. Es de destacar que los productos pueden
ser tratados ya envasados, lo que aumenta aún más la seguridad e inocuidad del
alimento.
Otro de los beneficios es que aumenta la vida en anaquel de los alimentos
tratados. Al retardar el deterioro natural de carnes, granos y sus derivados, frutas,
disminuyen la cantidad de pérdidas del producto por deterioro, lo que ayuda a
mantener bajo el precio de los alimentos y hacerlos llegar a poblaciones que
muchas veces no tienen acceso a ellos.
Disminuye también la utilización de compuestos químicos. Un típico ejemplo es el
uso de fumigantes en las especias y condimentos, que luego dejan residuos
tóxicos en el producto. Otros compuestos químicos cuyo empleo se puede reducir
o anular son los nitritos en carnes; los inhibidores de la brotación, como la
hidrazida maleica; sustancias antimicrobianas (sorbatos, benzoatos). El hecho de
ser un método que no utiliza calor, es ventajoso también en el caso de las
especias, debido a que se conservan en gran medida los aromas y sabores
típicos, que de otra forma se perderían.
Aspectos nutricionales:
El proceso de irradiación aumenta pocos grados la temperatura del alimento, por
esto, las pérdidas de nutrientes son muy pequeñas y en la mayoría de los casos,
son menores a las que se producen por otros métodos de conservación como ser
el enlatado, desecado, y pasteurización ó esterilización por calor.
Los nutrientes más sensibles a la irradiación, se corresponden con los también
más sensibles a los tratamientos térmicos, el ácido ascórbico, la vitamina B1 y la
E. Estas pérdidas, al igual que la de ácidos grasos esenciales, pueden
minimizarse si se trabaja en un ambiente libre de oxígeno o si se irradia en estado
congelado. Con respecto a los macronutrientes, no se producen alteraciones
significativas.
5.17 APLICACIONES COMERCIALES Y SU LEGISLACION.
De acuerdo con la cantidad de energía entregada, se pueden lograr distintos
efectos. En un rango creciente de dosis, es posible inhibir la brotación de bulbos,
tubérculos y raíces (papas sin brote durante 9 meses a temperatura ambiente);
esterilizar insectos como la "mosca del Mediterráneo" (Ceratitis capitata) para
evitar su propagación a áreas libres, cumpliendo así con los fines cuarentenarios,
en productos frutihortícolas y granos; esterilizar parásitos, como Trichinella spiralis
en carne de cerdo, interrumpiendo su ciclo vital en el hombre e impidiendo la
enfermedad (triquinosis); retardar la maduración de frutas tropicales como banana,
papaya y mango (en general tanto en este caso como en los siguientes, la vida útil
se duplica o triplica); demorar la senescencia de champiñones y espárragos;
prolongar el tiempo de comercialización de, por ejemplo, carnes frescas y "frutas
finas", por reducción de la contaminación microbiana total, banal, en un proceso
similar al de la pasteurización por calor, lo cual se denomina "radurizacion"
(frutillas de 21 días, filete de merluza de 30 días, ambos conservados en
refrigeración); controlar el desarrollo de microorganismos patógenos no
esporulados (excepto virus), tales como Salmonella en pollo y huevos, en un
proceso que se conoce como "radicidación"; y por último, esterilizar alimentos, es
decir, aplicar un tratamiento capaz de conservarlos sin desarrollo microbiano, a
temperatura ambiente durante años, lo cual se asemeja a la esterilización
comercial, y se indica como “radapertizacion”
La clasificación de la OMS según la dosis, es la siguiente:
Dosis Baja (hasta 1 kGy): Es usada para demorar los procesos fisiológicos, como
maduración y senescencia de frutas frescas y vegetales, y para controlar insectos
y parásitos en los alimentos.
Dosis Media (hasta 10 kGy): Es usada para reducir los microorganismos
patógenos y descomponedores de distintos alimentos; para mejorar propiedades
tecnológicas de los alimentos, como reducir los tiempos de cocción de vegetales
deshidratados; y para extender la vida en anaquel de varios alimentos.
Dosis Alta (superior a 10 kGy): Es usada para la esterilización de carne, pollo,
mariscos y pescados, y otras preparaciones en combinación con un leve
calentamiento para inactivar enzimas, y para la desinfección de ciertos alimentos o
ingredientes, como ser especias.
Los alimentos irradiados están regulados por:
La Directiva marco 1999/2/CE del Parlamento Europeo y del Consejo relativa
a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre alimentos e
ingredientes alimentarios tratados con radiaciones ionizantes, la cual trata los
aspectos generales y técnicos de la ejecución del proceso, el etiquetado de los
productos alimenticios irradiados y las autorizaciones de irradiación de dichos
productos
La Directiva de aplicación 1999/3/CE del Parlamento Europeo y del Consejo
relativa al establecimiento de una lista comunitaria de alimentos e ingredientes
alimentarios autorizados para el tratamiento con radiaciones ionizantes.
Conforme a la legislación comunitaria, la irradiación de productos alimenticios sólo
podrá autorizarse cuando:
-Esté justificada y sea necesaria desde el punto de vista tecnológico
- No presente peligro para la salud y se lleve a cabo de acuerdo con las
condiciones propuestas;
- Sea beneficiosa para el consumidor
- No se utilice como sustituto de medidas de higiene y medidas sanitarias ni de
procedimientos de fabricación o agrícolas correctos.
La irradiación de productos alimenticios sólo se podrá utilizar para los siguientes
fines:
- Reducción de los riesgos de enfermedades causadas por los productos
alimenticios mediante la destrucción de los organismos patógenos.
potagenos.
- Reducción del deterioro de los productos alimenticios, frenando o deteniendo el
proceso de descomposición y destruyendo los organismos responsables de dicho
proceso.
- Reducción de la pérdida de productos alimenticios debida a procesos de
maduración prematura, germinación o aparición de botes.
- Eliminación, en los productos alimenticios, de los organismos nocivos para las
plantas y los productos vegetales.
-Todos los productos irradiados deben etiquetarse, incluso aquellos que contienen
sólo una pequeña porción de productos irradiados. Las autoridades de control
alimentario disponen de métodos de detección suficientemente fiables como para
hacer cumplir el etiquetado correcto.
La Directiva marco exige o establece específicamente que:
1) El tratamiento de un producto alimenticio específico sólo podrá autorizarse
cuando exista necesidad tecnológica justificada, no presente peligro para la salud,
sea beneficioso para los consumidores, no se utilice como sustituto de medidas de
higiene y medidas sanitarias ni de procedimientos de fabricación o agrícolas
correctos.
2) Todo producto alimenticio irradiado o que contenga ingredientes alimentarios
irradiados debe etiquetarse.
3) Los Estados miembros velarán por que los métodos analíticos utilizados para
detectar alimentos irradiados sean normalizados u homologados.
4) Los productos alimenticios, incluidos aquéllos importados desde terceros
países, sólo pueden irradiarse en las instalaciones de irradiación autorizadas.
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CONSULTA EN LINEA:
http://www.nutrinfo.com/pagina/info/irrad0.htmlhttp://www.aesan.msc.es/AESAN/web/cadena_alimentaria/subseccion/alimentos_irradiados.shtmlhttp://www.inin.gob.mx/publicaciones/documentospdf/Irradiacion%20de%20alimentos.pdfhttp://www.fda.gov/downloads/Food/ResourcesForYou/Consumers/UCM262298.pdf