Estado del arte y tendencias de la ciencia y tecnología del

PROYECTO MINCYT-BIRF: ESTUDIOS DEL SECTOR AGROINDUSTRIA
SERIE DOCUMENTOS DE TRABAJO N° 3
ESTADO DEL ARTE Y TENDENCIAS DE LA CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEL
PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS
Pensel, Norma Ana
Estado del arte y tendencias de la ciencia y tecnología del procesamiento de alimentos. - 1a ed. - Buenos Aires:
Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva, 2014.
E-Book.
ISBN 978-987-1632-18-3
1. Ciencias. 2. Alimentos. I. Título
CDD 664.028
Fecha de catalogación: 04/08/2014
PROYECTO MINCYT-BIRF: ESTUDIOS DEL SECTOR AGROINDUSTRIA
SERIE DOCUMENTOS DE TRABAJO N° 3
ESTADO DEL ARTE Y TENDENCIAS DE LA CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEL
PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS
Norma Pensel (Compilador)
Consorcio:
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA)
Universidad Nacional del Litoral (UNL)
Asociación Civil GRUPO REDES – Centro REDES
Fundación Banco Credicoop (FBC)
El contenido de la presente publicación es responsabilidad de sus autores y no representa
la posición u opinión del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva.
CIUDAD AUTÓNOMA DE BUENOS AIRES, OCTUBRE DE 2013.
AUTORIDADES
■
Presidenta de la Nación
Dra. Cristina Fernández de Kirchner
■
Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva
Dr. Lino Barañao
■
Secretaria de Planeamiento y Políticas en Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva
Dra. Ruth Ladenheim
■
Subsecretario de Estudios y Prospectiva
Lic. Jorge Robbio
■
Director Nacional de Información Científica
Lic. Gustavo Arber
■
Director Nacional de Estudios
Dr. Ing. Martín Villanueva
PROYECTO MINCyT-BIRF: ESTUDIOS DEL SECTOR
AGROINDUSTRIA
El Proyecto fue desarrollado bajo el contrato de servicios de consultoría firmado entre
el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación,
representado por el Lic. Jorge Robbio, Subsecretario de Estudios y Prospectiva y el
Consorcio representado por el Ing. Carlos Casamiquela, Presidente del INTA, el Dr.
Albor Cantard, Rector de laUNL, el Dr. Lucas Luchilo, Presidente del Grupo REDES y el
Lic. Darío Dofman, Director Ejecutivo de la FBC.
El Proyecto fue conducido por una Mesa de Coordinación integrada por los
representantes institucionales del Consorcio: Roberto Bocchetto (INTA) - Director del
Proyecto; Matías Ruiz (UNL); Fernando Porta (Grupo REDES) y Gustavo Marino (FBC) –
Administrador del Proyecto. La compusieron además los coordinadores de las tres
actividades del Proyecto: Actividad 1: Ana María Ruiz (INTA) (agosto 2011–marzo
2012) y Javier Vitale (INTA) (abril 2012–setiembre 2013); Actividad 2: Graciela Ghezan
(INTA); Actividad 3: Eduardo Matozo (UNL). Por su parte, integraron el equipo técnico
central como Especialistas Seniors, Javier Medina Vásquez (Consultor Actividad 1);
Fernando Porta (Actividad 2) Marcelo Grabois (UNL) - Actividad 3; y Emanuel
Buenamelis (Consultor Sistema de Información).
El Proyecto fue asistido por un Consejo Asesor integrado por: María Cristina Añón
(SIDCA – CONICET – UNLP); Ricardo Cravero (Q Innova); Gustavo Idígoras (Business
Issue Management); Héctor Laiz (INTI); Carlos León (PROSAP); Mercedes Nimo
(COPAL); Consolación Otaño (MAGyP); Enzo Zamboni (Diagramma SA).
El Proyecto contó como contraparte del Consorcio el siguiente Equipo Técnico del
Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación, Dirección
Nacional de Estudios: Martín Villanueva (Director), Alicia Recalde, Manuel Mari,
Ricardo Carri, Adriana Sánchez Rico, Miguel Guagliano, Vanesa Lowenstein y Nicolás
Hermida; Dirección Nacional de Información Científica: Gustavo Arber (Director),
Sergio Rodriguez, Natalia Djamalian y Sebastián Balsells.
ÍNDICE
PRÓLOGO ............................................................................................................................. 3
1. Presentación ..................................................................................................................... 8
2. Introducción .................................................................................................................... 10
3. Estado del arte y tendencias de la ciencia y tecnología del procesamiento de
alimentos a nivel mundial ............................................................................................... 13
3.1.
Antecedentes y perspectivas ................................................................................. 13
3.2.
Tendencias del consumo mundial de alimentos ................................................... 15
3.3.
Vislumbrando el futuro de los alimentos ............................................................... 18
3.4.
Tecnologías emergentes de procesamiento.......................................................... 26
3.5.
Bibliografía ............................................................................................................... 45
4. Estado del arte y tendencias de la ciencia y tecnología del procesamiento de
alimentos en Argentina .................................................................................................. 51
4.1.
Antecedentes y perspectivas ................................................................................. 51
4.2.
Tendencias .............................................................................................................. 56
4.3.
Bibliografía ............................................................................................................... 65
5. Tecnologías transversales del procesamiento de alimentos ........................................ 66
5.1.
Calidad Integral........................................................................................................ 66
5.2.
Producción más Limpia .......................................................................................... 78
5.3.
Biotecnología........................................................................................................... 88
5.4.
Nanotecnología ..................................................................................................... 102
5.5.
Tecnologías de la Información y la comunicación (TIC)...................................... 115
6.
Bibliografía ............................................................................................................. 122
2
PRÓLOGO
El Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación se propuso
estudiar las trayectorias en el desarrollo de tecnologías y estrategias innovadoras de
las principales cadenas agroindustriales y la industria de alimentos en general, en
línea con los objetivos nacionales de desarrollo. En el marco del “Programa para
Promover la Innovación Productiva y Social”, desarrolló el Proyecto “Estudios del
Sector Agroindustria”, con el apoyo financiero del Banco Internacional de
Reconstrucción y Fomento.
El Consorcio integrado por el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), la
Universidad Nacional del Litoral (UNL), la Asociación Civil Grupo REDES (Centro de
Estudios sobre Ciencia, Desarrollo y Educación Superior – Centro REDES) y la
Fundación Banco Credicoop (FBC) fue el encargado de ejecutar el Proyecto. El INTA
tuvo bajo su responsabilidad la coordinación del Consorcio y la dirección del
Proyecto, mientras que la Fundación Banco Credicoop actuó como administrador. El
Proyecto se desarrolló entre agosto de 2011 y setiembre 2013.
Las actividades del proyecto han sido desarrolladas en estrecha articulación con el
nivel directivo y los equipos técnicos de la Subsecretaría de Estudios y Prospectiva Secretaría de Planeamiento y Políticas en Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva
del Ministerio. Además, contó con un Consejo Asesor compuesto por calificados
referentes del ámbito público y privado del sistema de innovación y del sector
agroindustrial.
El Proyecto tuvo como finalidad analizar el estado del arte, las tendencias y
prospectiva de la agroindustria alimentaria argentina en el contexto mundial,
haciendo foco en el procesamiento de alimentos y planteando una estrategia de
innovación tecnológica e institucional que contribuya al desarrollo nacional y regional
con inclusión y equidad social.
El Proyecto fue diseñado para contribuir a los siguientes objetivos generales:
3

Incrementar la competitividad de la agroindustria alimentaria argentina,
procurando una mayor densidad tecnológica, perfil innovador y valor agregado.

Impulsar la dinámica y el esfuerzo innovador de la agroindustria alimentaria,
detectando obstáculos para mejorar la competitividad sistémica y la capacidad de
industrialización.

Expandir el desarrollo de tecnologías y estrategias innovadoras, privilegiando
el desarrollo territorial, la producción limpia y la salud ambiental.

Identificar estrategias que mejoren el ingreso, el empleo, la calidad de vida de
las regiones y la inserción competitiva de las PyMEs agroindustriales.

Fortalecer la capacidad de formulación y gestión de las políticas públicas para
asegurar impactos sustanciales de la innovación tecnológica e institucional.
Se seleccionaron cinco cadenas agroalimentarias con potencialidad para alcanzar los
objetivos propuestos: maíz, carne porcina, lácteos bovinos, olivo y frutas finas. Estas
cadenas fueron seleccionadas por su potencial de crecimiento productivo e
innovación, agregado de valor, y aporte al desarrollo social y regional, contribuyendo
a identificar patrones de innovación tecnológica e institucional relevantes para
orientar la estrategia futura del sector agroalimentario.
Los factores de cambio de la industria alimentaria argentina fueron agrupados en
tecnológicos e institucionales, incluyendo además las acciones y medidas de política
que, actuando interactivamente, pueden vigorizar la construcción social de futuro.
Los factores tecnológicos comprenden las tecnologías transversales al sistema
agroalimentario y las específicas de cada cadena seleccionada para el estudio. Las
transversales abarcan las tecnologías de procesamiento de alimentos, la aplicación
de tecnologías en los campos de la calidad integral y la producción limpia (prevención
y mitigación), junto a las tecnologías emergentes (biotecnología, nanotecnología y
TIC). Los factores institucionales (no tecnológicos) fueron asociados específicamente
4
con los marcos regulatorios, poniendo foco en el análisis de los sistemas de calidad y
de propiedad intelectual.
La integración del análisis del sistema agroalimentario y las cadenas seleccionadas
con los factores de cambio -considerando el marco nacional y mundial- permitió
delimitar el estudio diagnóstico de la situación actual, el relevamiento de tendencias y
la construcción de futuros. A partir de ese conocimiento, se elaboró una Agenda de
Investigación, Desarrollo e Innovación (I+D+i) que señala, por una parte, los factores
tecnológicos e institucionales críticos para promover la innovación de la agroindustria
alimentaria argentina y, por otra, las acciones e instrumentos de política pública que
pueden orientar el trayecto hacia el escenario deseable al año 2030.
Este escenario está consustanciado con los objetivos de desarrollo del país que se
aproximan a través de los propios del proyecto.
El proyecto se desarrolló sobre la base de tres actividades:
Actividad 1: Prospectiva tecnológica y no tecnológica.
Elaboró tendencias y generó conocimientos prospectivos sobre los alimentos y la
industria alimentaria mundial. Caracterizó y estudió las tendencias de las tecnologías
de procesamiento de alimentos, las comprometidas con la calidad integral y la
producción limpia, contemplando también las tecnologías emergentes (biotecnología,
nanotecnología y TIC).
Sobre esa base, construyó escenarios al 2030 de la agroindustria alimentaria
argentina y de las cadenas agroindustriales seleccionadas.
Actividad 2: Diagnóstico técnico y socio-económico.
Elaboró el diagnóstico socio-económico y relevó la problemática tecnológica de las
cadenas agroindustriales seleccionadas. Identificó las restricciones y requerimientos
5
de las empresas para mejorar su desarrollo socio-técnico y competitivo. A partir de
ese conocimiento, analizó la conducta y desempeño de las cadenas agroalimentarias
seleccionadas con la finalidad de identificar los patrones tecnológicos y los
determinantes de su dinámica innovadora, así como los principales obstáculos al
proceso de innovación en la industria de alimentos.
Actividad 3: Vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva (VTeIC).
Instaló y aplicó los recursos que posibilitan ejecutar procesos de VTeIC con fuentes
nacionales e internacionales. Estudió el estado de la técnica y tendencias de las
cadenas agroindustriales seleccionadas y, a su vez, seleccionó y analizó segmentos
tecnológicos que constituyen puntos críticos para el desarrollo de estos sectores.
Complementariamente, relevó las capacidades de producción de conocimiento
científico-tecnológico, institucional y formación de recursos humano (RRHH) a nivel
mundial y nacional.
Cada actividad conformó un grupo de trabajo con profesionales de las cuatro
instituciones del consorcio. Estos grupos de trabajo interactuaron además con
diferentes especialistas internos y externos. El Proyecto mantuvo un diálogo fluido
con los actores del sector gubernamental, del sistema científico-tecnológico y del
sector productivo, tanto a nivel nacional como internacional a través de una consultadirigida a expertos-tecnólogos (70), consulta-abierta a expertos (encuesta “Delphi”:
420), encuesta virtual a empresas (180), entrevista presencial en profundidad a
empresas (105), y talleres de trabajo entre los equipos técnicos y especialistas (250).
Este intercambio fue complementado por encuentros de síntesis y validación con el
Consejo Asesor y las instancias de decisión política y equipo técnico del Ministerio.
El trabajo integrado de las tres actividades posibilitó generar los siguientes estudios:
marco conceptual y metodológico del Proyecto; diagnóstico y prospectiva de la
industria alimentaria mundial y argentina al 2030; estado del arte y tendencias de la
ciencia y tecnología del procesamiento de alimentos; incertidumbres críticas de la
agroindustria alimentaria argentina en el contexto mundial; conducta y dinámica
innovadora de empresas en las cadenas agroalimentarias; conducta, dinámica y
6
patrones tecnológicos de las cadenas agroalimentarias seleccionadas; capacidades
de I+D del sistema agroalimentario y cadenas de valor; marcos regulatorios en la
industria de procesamiento de alimentos; vigilancia tecnológica e inteligencia
competitiva de las cadenas y segmentos tecnológicos seleccionados; y visión
prospectiva de las cadenas agroindustriales seleccionadas al 2030.
Estos 23 estudios se publican en la Serie Documentos de Trabajo del Proyecto. Estos
trabajos constituyen a su vez la base de referencia para fundamentar los contenidos
del documento-síntesis del Proyecto: “Trayectoria y prospectiva de la agroindustria
alimentaria argentina: Agenda estratégica de innovación”.
Cabe resaltar por último que este Proyecto ha servido para avanzar en la construcción
de un modelo de organización y gestión orientado a estudiar la industria alimentaria
argentina con anclaje regional y territorial. A partir de esta experiencia, es posible
consolidar un espacio de trabajo interinstitucional concebido como un observatorio
que articule las actividades en ciencia, tecnología e innovación con las oportunidades
y problemas del desarrollo agroalimentario, buscando sustentar la formulación e
implementación de la política científico-tecnológica nacional en el marco del Plan
Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva – “Argentina Innovadora
2020” y del proceso de integración del MERCOSUR y de la región sudamericana.
7
1. PRESENTACIÓN
El Proyecto del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la
Nación y el Banco Internacional de Reconstrucción y Fomento, denominado Proyecto
MINCyT-BIRF:
“Estudios
del
Sector
Agroindustria”
elaboró
un
diagnóstico
prospectivo a nivel mundial y nacional de la agroindustria alimentaria. El diagnóstico
permitió relevar las principales dimensiones que enmarcan el comportamiento de la
agroindustria alimentaria argentina en el contexto mundial.
En ese marco se elaboró el estado del arte y tendencias de la ciencia y tecnología del
procesamiento de alimentos a nivel mundial y nacional poniendo foco en la aplicación
de las tecnologías transversales: tecnologías de procesamiento de alimentos, calidad
integral,
producción
más
limpia
y
tecnologías
emergentes
(biotecnología,
nanotecnología y tecnologías de la información y comunicación -TIC).
En este documento se presentan las tendencias resultantes de ese trabajo colectivo,
generada sobre la base de la consulta a expertos internacionales y nacionales
referentes en los diversos temas. La información generada es producto de un
proceso participativo amplio, que ha construido consensos y establecido prioridades
sobre las incertidumbres críticas tecnológicas y no tecnológicas más importantes que
atañen al futuro de la agroindustria alimentaria argentina y el procesamiento de
alimentos. Estos consensos y la definición de tales prioridades constituyen las bases
para la construcción de los escenarios de la agroindustria alimentaria y de las
cadenas productivas seleccionadas como así también en la definición de una agenda
de investigación, desarrollo e innovación.
Este estudio fue respaldado por una encuesta sobre tecnologías de alimentos
realizada aproximadamente a 70 expertos (del sector científico-tecnológico,
empresarial y gubernamental), con la finalidad de comparar las tecnologías aplicadas
en el país respecto a las tendencias futuras en el mundo y establecer las respectivas
brechas de conocimiento. Complementariamente se realizaron entrevistas en
8
profundidad sobre los temas transversales de índole tecnológica, con foco de
aplicación en procesamiento de alimentos.
Esta etapa de trabajo se complementó con el análisis de capacidades en I+D
relacionada a la ciencia y tecnología de alimentos a nivel mundial y nacional. Se
abordaron diferentes tipos de capacidades: generación de conocimientos científicos,
producción
de
conocimientos
tecnológicos,
capacidades
institucionales
y
capacidades de formación de recursos humanos, con la finalidad de identificar
aquellas que deberían ser fortalecidas en el Sistema Nacional de Innovación.
9
2. INTRODUCCIÓN
La “cadena de valor agroindustrial” es un sistema dinámico que implica la
combinación de dos procesos productivos, el agropecuario y el industrial, para
transformar de manera rentable los productos provenientes del campo. Es un
conjunto de piezas que van desde la fase de producción, seguida por la del
procesamiento hasta la comercialización nacional e internacional, que se encuentran
en equilibrio dinámico y que definen el trayecto que recorren los agroalimentos
desde el campo hasta llegar al consumidor.
El complejo sistema de la agroindustria presenta muchas variables que impactan y
modifican el éxito de su desarrollo, y atraviesan las etapas productivas de precosecha, cosecha, tratamiento post-cosecha, industrialización, embalaje, transporte,
almacenamiento y los controles de calidad en las diferentes etapas de la distribución.
Estos últimos requieren de “alianzas estratégicas” entre actores del sector públicoprivado.
También se concibe a la agroindustria como un conjunto de procesos de
transformación aplicados a materias primas de origen agropecuario y forestal que
abarcan desde la primera agregación de valor hasta la obtención de productos finales
con mayor grado de elaboración, constituyendo así uno de los subsectores con
mayor relevancia para el país, ya que se vincula estrechamente con el resto de los
sectores de la actividad económica. En consecuencia, la agroindustria requiere de
integración y coordinación tanto técnica como económica de procesos y/o
actividades de las cadenas de valor agroalimentarias.
La situación científica y tecnológica actual está caracterizada por una trascendencia
creciente de las tecnologías emergentes y convergentes y la incesante proliferación
de nuevas disciplinas, subdisciplinas y áreas de conocimiento, presentando múltiples
desafíos concretos para los planificadores de políticas de ciencia y tecnología,
estrategias y gestores de las instituciones.
10
El desafío de la integración de tecnologías que en el mundo evolucionan rápidamente
como la nanotecnología1, la biotecnología y las Tecnologías de la Información y la
Comunicación (TIC) al procesamiento y desarrollo de nuevos alimentos, merece un
análisis amplio y profundo para establecer el estado actual y a partir de allí, los cursos
de acción posibles o, mejor aún, deseables a fin de posicionar a la agroindustria
alimentaria argentina como una fuente genuina y sustentable de productos con
agregado de valor.
Asimismo, tomando en cuenta el estudio de la Organización de las Naciones Unidas
para la Alimentación y la Agricultura (FAO2, por su siglas en inglés) denunciando que
aproximadamente un tercio de los alimentos para consumo humano producidos en el
mundo cada año se pierden o desperdician (aprox. 1.300 millones de toneladas),
pone sobre relieve que el desarrollo y aplicación de estas tecnologías adquiere aún
mayor relevancia dado su potencialidad para facilitar mejoras en los productos,
procesos e insumos relacionados con la extensión de la vida útil de los alimentos.
Esto aporta a la seguridad alimentaria dado que, si bien sigue siendo necesario
aumentar la producción, un tercio de este aumento podría desperdiciarse si no se
mejoran prácticas y aplican/desarrollan tecnologías para minimizar la perdida y
desperdicio de alimentos. Además los avances que se produzcan en esta área
redundarán en la reducción de perdidas en la distribución de alimentos a nivel local y
en la exportación.
Atendiendo a estos desafíos, el presente documento ha sido elaborado por un grupo
numeroso y variado de expertos con el objetivo de contribuir al estado actual y de las
posibles tendencias de la ciencia y tecnología de alimentos a nivel nacional y
mundial. En sus tres capítulos se analizan el estado del arte y tendencias de la ciencia
y tecnología del procesamiento de alimentos a nivel mundial, enfatizando, en el caso
1
2
La “revolución Nano” tiene un tremendo potencial de mejora para la agroindustira, con grandes
desafíos en el área de minimización de riesgos, ya que su completa utilización implica la introducción
y/o aplicación de nano-partículas en distintas etapas de la producción de alimentos.
J. Gustavsson et al. (2011). Global food losses and food waste – Extent, causes and prevention. FAO,
Roma.
11
nacional, las tecnologías tanto específicas como transversales en el procesamiento
de alimentos, con atención de su impacto y tendencias en la aplicación.
12
3. ESTADO DEL ARTE Y TENDENCIAS DE LA CIENCIA Y LA
TECNOLOGÍA DEL PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS A NIVEL
MUNDIAL
Claudia González y Sergio Vaudagna
3.1. Antecedentes y perspectivas
El desafío de afrontar la seguridad alimentaria mundial durante el próximo siglo esta
afectado por una serie de eventos, como la crisis económica mundial desatada hacia
fines del 2008, el impacto del cambio climático, el crecimiento demográfico, el
proceso de urbanización y la necesidad de gestionar de forma sostenible ésta y otras
demandas en rápido crecimiento en el “mundo de la energía y el agua”, las cuales se
describen a continuación.
• Cambios demográficos: según estimaciones de la Organización de las Naciones
Unidas se espera que la población mundial aumente de los 6.900 millones
actuales a más de 9.000 millones en el 2050, el 98% de ese crecimiento se
producirá en los países en desarrollo y emergentes. La población urbana mundial
se duplicará. Entre tanto, en muchos países desarrollados las poblaciones irán
envejeciendo y estabilizándose. En 2020 las personas de más de 65 años
representarán aproximadamente una quinta parte de la población mundial. Este
porcentaje será aún mayor en países desarrollados como Italia, Alemania y Japón.
Los modelos demográficos locales serán cada vez más diversos. La clase media
mundial continuará su crecimiento, con la mayor parte de este crecimiento
concentrado en las economías emergentes. El crecimiento global de la población
unido a los cambios demográficos inducirá un incremento de la demanda por
alimentos y un cambio en el perfil de esas demandas. Los cambios en la velocidad
y en los niveles de urbanización tendrán también un impacto considerable en el
mercado de los alimentos. Con el desarrollo económico, los individuos migrarán a
13
las áreas urbanas buscando nuevas oportunidades, incorporándose en el mercado
económico e incrementando en consecuencia la demanda por alimentos,
particularmente los alimentos procesados. Cada año, 65 millones de personas se
suman a la población urbana del mundo, esto equivale a la adición de 5 ciudades
del tamaño del Gran Buenos Aires.
• Clima global y otros cambios ambientales: uno de los cambios que producen y
producirán impacto sobre la producción de alimentos es el aumento del CO2 y
otros gases del efecto invernadero. Este incremento, conduce a un aumento de
las temperaturas medias, un cambio en los patrones de precipitación y aumento
de la incidencia de eventos meteorológicos extremos (tormentas, inundaciones,
sequía, calor agobiante), a la vez que incrementa la acidificación de los mares y
océanos. Otro de los importantes cambios previstos por efecto del cambio
climático es en la distribución y severidad de enfermedades y plagas en animales
y plantas. Sin embargo, no descartemos que así como se generan amenazas, los
cambios en el clima pueden ofrecer también nuevas oportunidades para la
producción de alimentos en algunas partes no tradicionales del mundo.
• Impactos ambientales producidos por la agricultura y la alimentación: los
potenciales impactos negativos incluyen el aumento del uso del agua y el suelo, la
erosión y la degradación del suelo, la pérdida de la biodiversidad, así como
mayores emisiones de gases del efecto invernadero y la contaminación (química o
microbiológica) cada vez mas preocupante de cuerpos de agua superficiales y
subterráneos.
• Disponibilidad de recursos claves para la agricultura: estos son cada vez más
limitados, en particular el suelo apto, el agua dulce y la energía. En la actualidad,
ya se prevén otros recursos limitantes tales como el fosfato mineral (un nutriente
esencial para las plantas). La escasez de recursos puede ser exacerbada por la
creciente competencia que genera el desarrollo urbano e industrial.
14
• Factores sociales: incluyen la urbanización, el cambio demográfico, los problemas
de tenencia de la tierra, la gobernanza y la seguridad internacional, las
preferencias, elecciones, gustos, hábitos y prácticas que afectan tanto la demanda
como el consumo de alimentos, así como los estándares de vertido de residuos
líquidos y sólidos de la industria alimentaria. Pueden describirse otros factores
que afectarían en forma significativa los hábitos y patrones del consumo, estos
son: la presencia creciente de la mujer en el mercado laboral, el mayor número de
actividades que desarrollan diariamente los individuos, y la tendencia a la
reducción del número de habitantes por hogar. Por otro lado, un mayor nivel de
educación ha permitido que el individuo este más capacitado para decidir aquellos
alimentos que considera más apropiados para consumir.
• Factores económicos: incluyen los temas de comercio, tenencia de la tierra, el
marco regulatorio, la asequibilidad y la accesibilidad (especialmente en los países
en desarrollo) asociada a la globalización. Es importante llamar la atención acerca
de los cambios en la economía mundial, ya que la expectativa era una marcada
tendencia al aumento de los ingresos per capita hacia el 2020, pero la actual crisis
económica, que afecta a los grupos económicos líderes, esta poniendo en duda
esa proyección. En suma, el panorama económico global se prevé distinto al de
principios de siglo. En la actualidad, los países y las empresas de Asia y América
Latina desempeñan un papel más destacado e influyente en las normas del
comercio internacional, las finanzas, la innovación y en el modelo de gobierno.
3.2. Tendencias del consumo mundial de alimentos
En las últimas dos décadas se han sucedido complejos cambios a nivel social,
tecnológico, económico, ambiental, político y cultural: el relativo incremento del
poder de compra de la población, un mayor nivel de educación, nuevas ofertas
tecnológicas que permiten obtener un enorme y más fácil acceso a la información,
avances científicos-tecnologicos que han incrementado la expectativa de vida
15
favoreciendo el aumento de la población de edad avanzada, así como cambios en la
estructura y organización de la familia que reducen el número de hijos por pareja y
mantienen a la mujer más horas fuera de su hogar. Estos cambios han afectado la
vida de la población y han impulsado cambios en la cantidad y calidad de las
demandas en relación a los alimentos que consumen. Consecuentemente, los ejes
del desarrollo tecnológico de los próximos años deben estar orientados a satisfacer
las exigencias del “nuevo consumidor”, que a nivel internacional se concentran en:
“alimentos más placenteros y sensorialmente más atractivos”, “alimentos que
contribuyan a mejorar la salud”, “alimentos que sean convenientes y prácticos de
consumir”, “alimentos de alta calidad y con inocuidad asegurada”, y “alimentos
confiables, producidos en forma más limpia y con compromiso ambiental”, entre
otras.
No puede soslayarse, por otro lado, la mirada que ciertos sectores de los
consumidores tienen sobre los alimentos procesados, que los ha llevado a tener una
percepción negativa sobre los mismos. Sin duda la mayor parte de los consumidores
valora aspectos tales como la consistencia, la amplia disponibilidad y la conveniencia
que aportan y promueven los alimentos procesados. Aquella percepción negativa,
aunque minoritaria, puede afectar las agendas de los organismos de control
(inocuidad) y de los organismos de I+D, en particular apoyados por los medios
masivos de comunicación. Algunos de los factores que han contribuido a la
percepción negativa del consumidor incluyen el aumento de la prevalencia de la
obesidad, el uso intensivo de agroquímicos o de aditivos, el escaso contacto entre
los consumidores y los sectores de producción e industria de alimentos, las llamadas
crisis alimentarias (inducidas por contaminantes biológicos y químicos), el impacto
ambiental por la masiva descarga de efluentes, y la preocupación del consumidor por
algunos ingredientes específicos tales como sal o azúcar en el desarrollo e impacto
de enfermedades, en particular durante la infancia. Paralelamente, el desarrollo e
incremento de nichos y sectores asociados a los alimentos regionales u orgánicos,
con los desafíos y problemáticas que conllevan, puede explicarse, en parte, como
una respuesta dirigida a aquellos sectores no satisfechos con el procesamiento
industrial de los alimentos.
16
El documento preparado por la Federación de Industrias del Estado de San Pablo y el
Instituto de Tecnología de Alimentos de ese estado brasileño, publicado en el año
2010 (Brazil Food Trends 2020), incluye una interesante identificación de los
requerimientos y tendencias más recientes de los consumidores en el mundo,
basado en el análisis de documentos estratégicos generados por instituciones
internacionales de referencia.
Dichas tendencias fueron enmarcadas en las siguientes cinco categorías.
• Propiedades sensoriales y placer: esta tendencia se relaciona fundamentalmente
con el mayor nivel de educación, información e ingresos de la población. Tales
características favorecen que el consumidor valore de manera incremental las
artes culinarias y las nuevas experiencias gastronómicas, mostrando interés por
los sabores y texturas regionales y étnicas. Esto favorece el incremento de los
productos con alto valor agregado, considerados gourmet o premium.
• Salud y bienestar: en este caso se consideran factores como el envejecimiento de
la población, los avances científicos que relacionan la dieta con ciertas
enfermedades, y el mayor poder adquisitivo de la población como elementos que
definen la necesidad del consumidor por un estilo de vida mas saludable. Dicha
impronta segmenta los alimentos en alimentos funcionales, productos que
controlan el peso, productos naturales que van mas allá del requerimiento por
alimentos orgánicos. En cuanto a los alimentos funcionales, se solicitan entre
otros, alimentos que promueven la aptitud mental y física, alimentos asociados a
la salud cardiovascular y gastrointestinal, productos energéticos y productos que
restauran el vigor mental y la relajación. El sobrepeso y la obesidad demandan
productos con calorías reducidas, y que supriman el apetito.
• Conveniencia y practicidad: la aceleración del ritmo de vida en los centros urbanos
y los cambios que afectan las estructuras familiares tradicionales, son factores que
estimulan la demanda de productos que ahorran tiempo y esfuerzo en el momento
del consumo. Esta tendencia segmenta el mercado hacia productos listos para
17
usar, cocinar o consumir, de fácil preparación, fácil apertura y cierre, en envases
descartables. Para el consumo fuera del hogar se plantean alimentos envueltos en
forma individual y/o en porciones pequeñas.
• Calidad y confiabilidad: los consumidores más conscientes y mejor informados
demandan productos con inocuidad y calidad asegurada, aprecian la garantía de
origen y las etiquetas de certificación que aseguren que se ha dado cumplimiento
a los códigos de buenas prácticas y a los programas de control de riesgo. Esto
conduce a tomar en consideración ciertos aspectos ligados a la confiabilidad de
los productos, tales como la trazabilidad y las garantías de origen, los certificados
de manejo de la calidad y de la inocuidad, el etiquetado y otras formas de
comunicación que las empresas pueden utilizar para informar a los clientes acerca
de los atributos de calidad de sus productos. Éstas y otras estrategias contribuyen
a construir la confianza en sus marcas y ganar la preferencia del consumidor.
• Sustentabilidad y ética: las demandas de calidad de productos y procesos han
inducido la aparición de consumidores que se preocupan por el ambiente y que
están interesados en contribuir a las causas sociales y/o ayudar a los pequeños
agricultores familiares mediante la compra de sus productos. En cuanto a la
sustentabilidad del ambiente, los aspectos apreciados por los consumidores de
muchos de los países son: una menor huella de carbono y de agua, la reducción
del impacto ambiental, el bienestar animal, el etiquetado ecológico, y el uso de
envases reciclables.
3.3. Vislumbrando el futuro de los alimentos
Teniendo en cuenta los factores determinantes de las tendencias futuras en el
consumo de alimentos y tomando las demandas planteadas por el consumidor que
fueron categorizadas e incluidas en el documento intitulado “Brazil Food Trends
2020”, se estima que los alimentos del futuro y las innovaciones tecnológicas
18
necesarias para producirlos se orientarán hacia los ítems que a continuación se
describen.
3.3.1. La innovación en productos (desarrollo vs. diferenciación)
Varias son las estrategias destinadas a innovar en la producción de alimentos: entre
ellas podemos citar el desarrollo de un “nuevo” producto en base a necesidades o
preferencias o “modas sociales” que plantea el consumidor; la modificación de un
producto existente produciendo un cambio en el color, sabor u otra propiedad
sensorial; la incorporación de un componente que sea beneficioso para la salud
(alimentos funcionales). Asimismo, un aspecto de la innovación asociado con las
llamadas “tecnologías blandas” es la diferenciación de productos mediante la
implementación de certificados de calidad, de inocuidad, de procedencia o de
sustentabilidad.
• Productos con muy alto valor agregado: orientados a un público con alto poder
adquisitivo, con gran acceso a la comunicación, con oportunidad de viajar por el
mundo, adepto a las modas, etc. Por ejemplo los productos “gourmet” o
especialidades; los productos étnicos; los productos exóticos/interactivos
(productos que despiertan estímulos sensoriales y hacen escapar de la rutina
diaria); productos artísticos (proponen la recreación de un plato de restaurante en
la casa, que colaboran en construir momentos de ocio/entretenimiento, productos
para ocasiones festivas, o productos para regalo); productos destinados a
consumidores “aficionados a las comidas, atraídos por aires de sofisticación y
novedad; productos con aromas/sabores exóticos, productos con nuevas texturas,
productos de la categoría “indulgencia sin culpa” (aquellos que se ofrecen en
tamaño reducido y con porciones o calorías controladas); productos súperpremium (productos de calidad excepcional con beneficios asociados, como por
ejemplo el chocolate negro, con diferentes combinaciones de flavours gourmet,
vendidos bajo certificación de comercio justo o de producción orgánica);
productos “gastronómicos” o “tipo-restaurante” (productos listos para consumir,
19
comidas semi-preparadas o congeladas destinados a cumplir el sueño de comer
en casa un plato gourmet preparado por un chef célebre).
• Productos valorados por su origen, procedencia, proceso de manufactura y
trazabilidad: se busca garantizar que los productos hayan sido producidos con
ingredientes que no contienen sustancias “no orgánicas” como agroquímicos,
antibióticos, hormona, etc. y que posean el mayor nivel de calidad posible
(características de naturales, de frescura). Calidad percibida en base a las
características del procesamiento (tecnología moderna y mantenimiento de las
normas). Productos naturales y productos orgánicos. Productos con trazabilidad e
identificación de origen. Los sistemas de trazabilidad se usan para lograr una
identificación exacta y oportuna de los productos, su origen, su ubicación dentro
de la cadena agroalimentaria y la posibilidad de determinar el origen de un
problema de inocuidad alimentaria en forma rápida y eficiente.
• Alimentos de calidad e inocuidad asegurada: seguridad a lo largo de la cadena, en
los
procesos
y
en
los
procedimientos
de
fabricación,
distribución
y
almacenamiento con el fin de reducir riesgos. Alimentos con garantías de
conservación. Gestión de riesgo, sistemas de aseguramiento de la calidad e
inocuidad (HACCP, ISO 22000, etc.), sellos de calidad y aprobación de etiquetas
como procedimiento de valoración de alimentos ligados al territorio. Credibilidad
de la marca, etiquetado con información más precisa e individualizada y nuevos
métodos de etiquetado más veloces y mejorados, así como otros canales de
comunicación con los consumidores. Envases activos e inteligentes.
• Productos orientados al cuidado de la salud y al bienestar: alimentos frescos,
naturales y más nutritivos; productos de dieta (no sólo para el control de peso sino
también para consumidores con requerimientos específicos como diabéticos,
ancianos, bebés); productos saludables y más nutritivos (naturales, inocuos,
simples, con menos sal, azúcar o grasa); mínimamente procesados; frescos
cortados y envasados (frutas, vegetales de hojas verdes, legumbres); productos
veganos; alimentos más nutritivos (fortificados o enriquecidos).
20
• Productos para alimentación controlada (control de peso, diabetes, ancianos,
embarazadas, alérgicos, celiacos, etc.): productos dietéticos, bajas calorías
(productos para el control del peso y dietas); productos conteniendo ingredientes
para saciar el apetito o con propiedades para quemar calorías.
• Alimentos funcionales (alimentos que contribuyen a mejorar la salud mas allá del
efecto nutricional): el efecto funcional se puede obtener a través de la
incorporación
de
compuestos
al
alimento,
potenciando
la
actividad
de
componentes existentes o separando/degradando componentes dañinos para la
salud; alimentos funcionales para mejorar el bienestar (mejora del rendimiento
físico y mental, reducción del estrés, mejora del estado de la mente, reducción de
la fatiga, aumento de la vitalidad); productos energéticos; alimentos de relajación;
productos para el estado de ánimo; productos con propiedades cosméticas;
productos con propiedades para retardar el envejecimiento.
• Productos que proponen valorar la conveniencia y practicidad: los productos
donde se debe hacer más foco son los productos listos para consumir y los
snacks, sin perder de vista las propiedades sensoriales y de mejora de la salud,
introduciendo estilos y prácticas de cocción más refinadas y variadas, aconsejados
por el talento y creatividad de un buen chef.
• Productos que promueven la sustentabilidad y la ética: esta tendencia adquiere
dimensiones que trascienden las necesidades y los deseos individuales, y en
cambio valora aspectos como consumo solidario, preocupación por el impacto del
consumo en el medio ambiente, preocupación por el bienestar animal y por las
prácticas éticas dentro de las empresas, entre otros.
• Consumir haciendo el bien: productos que establecen vínculos con organizaciones
humanitarias, los llamados productos de “comercio justo”, productos con
sistemas de certificación de prácticas comerciales éticas, productos no asociados
con el maltrato animal, productos que no pongan en peligro la preservación de
especies en peligro de extinción, entre otros.
21
3.3.2. Innovación en productos alimentarios intermedios
Los
productos
alimentarios
intermedios
son
ingredientes
o
productos
complementarios que cumplen funciones específicas una vez que han sido
incorporados al alimento durante el proceso de elaboración y continuan presentes en
el producto final, en su forma original o modificada. Dentro de este grupo se
encuentran los aditivos, sustancias con/sin valor nutricional que son incorporadas a
los alimentos con el objeto de prevenir cambios; preservar, incorporar o aumentar los
aromas, el color o el sabor, modificando o manteniendo el estado físico del alimento.
La perspectiva futura no indica un gran aumento del número y tipo de ingredientes,
debido a las dificultades técnicas para el aislamiento y extracción de los mismos. Sin
embargo, se espera que se haga énfasis en mejorar los métodos aplicados a los
ingredientes ya conocidos con el objeto de aumentar la cantidad extraída y/o mejorar
la calidad de la extracción. Se prevé un aumento pronunciado del uso de ingredientes
naturales, con una producción que tiende a ser económica, social y ambientalmente
sostenible. Se espera que se incremente el consumo de productos que contienen
antioxidantes, vitaminas y minerales. Sin lugar a dudas las enzimas tendrán un rol
decisivo en el futuro, ya que hoy su uso se limita sólo a algunos segmentos de la
industria alimentaria.
En general, se espera que el consumo de alimentos funcionales continúe su
tendencia de creciendo en la próxima década, pero es aconsejable tener en cuenta la
posibilidad de que haya presiones que los empujen en la dirección contraria, ya que
la Unión Europea está realizando una revisión exhaustiva de las normas y
reglamentos que rigen los productos funcionales. El uso de “bio” y “nano”
ingredientes llegará, sin dudas, a revolucionar la industria alimentaria. Sin embargo,
es muy incierto visualizar todos los usos que la biotecnología y la nanotecnología
permitirán, en el futuro, en materia de desarrollo de productos alimentarios
intermedios en particular y en la tecnología de alimentos en general3.
3
Ver en este documento dentro del capítulo 5 los temas 5.3: Biotecnología y 5.4: Nanotecnología.
22
Solo para citar algunas tendencias, se prevé lo siguiente.
• Producción de ingredientes que toleren la variación de las temperaturas de
procesamiento (almidones modificados, gomas, fibras, emulsificantes).
• Aplicación de la modificación genética para el desarrollo de materias primas
adaptadas a procesos tecnológicos específicos.
• Producción, mejora y aplicación de conservantes naturales (bacteriocinas y
lactoferrinas).
• Obtención de ingredientes naturales, económica-social y ambientalmente viables
(por ejemplo enzimas).
• Uso de técnicas biotecnológicas para la fortificación de alimentos.
• Combinación de ciencias técnicas genómicas y nutricionales para la identificación
de biocompuestos activos, desarrollo de nuevos marcadores en alimentos.
• Aplicación de nanotecnología y de tecnología de alimentos en el desarrollo de
sistemas inteligentes para la absorción de ingredientes.
• Uso de nanocápsulas como vehiculo para ingredientes y aditivos.
3.3.3. Innovación en envases
El envase es una parte integral del producto y debe ser visto como un sistema apto
para contener, proteger, preservar, comunicar y transportar, evitando pérdidas
durante la fabricación, distribución y consumo. Los envases -además de la tradicional
función de protección y preservación del producto- cumplen una importante función
otorgando ventajas competitivas al producto, incrementando su valor y funcionalidad
23
a la vez que influyen en la frecuencia de consumo. En líneas generales se propone la
sustitución de materiales tradicionales por nuevas alternativas, el desarrollo de
envases flexibles con prestaciones mejoradas en materia de propiedades de barrera,
de capacidad de cierre y apertura fáciles, de mantenimiento de la higiene, con
asepsia mejorada y cuidado del ambiente.
Uno de los objetivos principales de los envases es establecer un canal de
comunicación entre el fabricante del producto y el consumidor. El diseño del envase
debe dar al consumidor, además de funcionalidad, una experiencia sensorial.
Innovaciones en las formas y tamaños, junto a nuevas técnicas de impresión, tienden
a diferenciar los productos de la competencia, revitalizan las marcas y atraen al
consumidor. El aumento de la indulgencia allanará el camino para los envases
premium destinados a productos gourmet, preferiblemente ofrecidos en pequeñas
porciones. El envase puede también ser utilizado como vehículo para el
entretenimiento y la relación interactiva con las generaciones más jóvenes. En este
sentido, se proponen envases sofisticados, conmemorativos, ediciones limitadas,
con transparencias, con efectos estéticos, etc.
En la búsqueda de comidas saludables, el envase debe actuar como una herramienta
de información al consumidor, como por ejemplo exponiendo la aprobación de
asociaciones de la salud o programas de calidad de terceras partes así como
información de tipo nutricional, indicando porciones de calorías limitadas. Se plantea
la importancia del desarrollo de envases que favorezcan la retención de nutrientes
durante la cocción.
Las demandas de envases de conveniencia por parte del consumidor se relacionan
con la facilidad de preparación en un tiempo corto y la posibilidad de consumir el
producto en diferentes lugares, en porciones individuales y personalizadas.
En cuanto a los requerimientos de confiabilidad y calidad del producto, existen varias
tecnologías disponibles como por ejemplo transmisores de radio frecuencia (RFID)
para la trazabilidad del producto, indicadores de frescura, absorbentes y emisores de
24
compuestos para el interior de los envases; envases inteligentes, con dispositivos de
grabación e indicadores de humedad, temperatura, oxígeno, nivel de maduración, y
microorganismos; o envases activos, con absorbedores de oxígeno, etileno y CO2,
desecantes, emisores de etanol, antimicrobianos. Todas ellas son tecnologías que
requieren mayores estudios para transformarlas en viables desde el punto de vista
técnico y económico.
Desde el punto de vista de la sostenibilidad ambiental, el envase (o sistema de
embalaje) debe evaluarse a partir de un enfoque más amplio e integral, teniendo en
cuenta el ciclo de vida completo, desde la extracción de la materia prima hasta la
disposición final. Esto último incluye la preocupación de los consumidores respecto
de los factores que afectan directamente al ambiente y la sociedad como, por
ejemplo, la reducción del consumo de energía, el uso de materias primas renovables,
el reciclaje y los programas para estimular la reutilización de envases post-consumo;
la revalorización de los materiales; la reducción de emisiones; la reducción de
residuos sólidos; el análisis del ciclo de vida de los productos para la determinación
de la huella de carbono, etc. Es decir, el requerimiento de una responsabilidad social
corporativa a través de toda la cadena productiva.
3.3.4. Legislación y nuevos productos
La legislación como factor impulsor o restrictivo del desarrollo y la aplicación
industrial de nuevas tecnologías es un agente fundamental en la relación de las
empresas productoras de alimentos y los procesos de innovación (tanto en la gestión
como en el desarrollo tecnológico).
El marco regulatorio se transforma así en una herramienta que clarifica las acciones
que una empresa puede abordar y supone una garantía para el consumidor, por lo
tanto van a tener mayor impacto en productos alimentarios intermedios, nuevas
tecnologías de preservación y procesamiento, envases (uso y comercialización de
materiales biodegradables, reciclables y activos), biotecnología (inversión segura de
25
las empresas en este tipo de productos, generación de confianza en el consumidor,
facilidad en la comercialización internacional), desarrollo de nuevos productos
(desarrollo de alimentos funcionales o diferentes de los tradicionales requiere del
desarrollo de un marco normativo específico), etiquetado (cualquiera de los
desarrollos previos va a requerir información clara y precisa en las etiquetas que
conduce a la modificación su contenido y formato, así como el desarrollo de
metodologías para hacer más fácil y rápida la lectura y que permitan contener una
mayor información). En este concepto se incluyen las Agencias de Inocuidad (Control)
Alimentaria, cuyo objetivo fundamental es la protección de la salud pública,
contribuyendo a que el alimento destinado al ser humano sea apto para el consumo,
garantice la calidad nutricional y promueva la salud.
La legislación no debe estar asociada al desarrollo de alguna tecnología en particular,
sino que debe regular la aplicación y extensión del conjunto de tecnologías que se
desarrollen.
3.4. Tecnologías emergentes de procesamiento
El objetivo principal de las tecnologías emergentes es mantener la calidad sensorial y
nutricional de los alimentos, mediante la reducción del tiempo total de tratamiento y
la disminución de la exposición de los alimentos a temperaturas elevadas pero
garantizando la inocuidad de los mismos. Estas tecnologías permiten obtener
alimentos procesados con calidad sensorial y nutricional similar a los alimentos
frescos o recién cocidos. A su vez, las mismas buscan minimizar el impacto
ambiental de los procesos industriales mediante la disminución del consumo de
energía y de agua y la reducción de efluentes. A las tecnologías emergentes las
clasificaremos en tecnologías de procesamiento “térmico” y “no térmico”. Las
primeras son aquellas en las cuales el cambio de temperatura es el factor principal de
procesamiento. Asimismo, en las tecnologías no térmicas, la temperatura puede
cambiar, en forma moderada, pero no es el principal factor involucrado en el
procesamiento de los alimentos.
26
Tecnologías de procesamiento térmico
El calentamiento es, probablemente, la forma más antigua de procesar los alimentos
y ha sido usado por el hombre durante milenios. Sin embargo, la tecnología utilizada
para calentar los alimentos durante su procesamiento ha tenido una evolución
significativa fundamentalmente en el transcurso del siglo XX y hasta el presente. Las
tecnologías como el calentamiento óhmico, calentamiento dieléctrico (microondas,
radio-frecuencia) y calentamiento inductivo han sido desarrollados para reemplazar, o
al menos complementar, los métodos tradicionales de calentamiento basados en la
diferencia de temperatura como fuerza impulsora (conducción, convección y
radiación). Todos ellos tienen en común que el calor es generado en el interior del
alimento, lo cual tiene una incidencia directa tanto en la eficiencia energética como
en el cambio de la temperatura.
Calentamiento óhmico
Éste sistema de calentamiento, también denominado calentamiento Joule, implica la
circulación de corriente eléctrica a través del alimento, el cual se encuentra en
contacto con electrodos cargados. Difiere de los otros métodos de calentamiento
eléctrico al
utilizar electrodos inertes en contacto con el alimento y aplicar
frecuencias no restringidas (excepto las específicamente asignadas a microondas y
radio-frecuencias) y también longitudes de onda no restringidas. El calor se genera en
el interior de los alimentos por la resistencia eléctrica de los mismos, lográndose un
calentamiento rápido y uniforme (penetra a través de todo el alimento en forma
instantánea), en contraste con el calentamiento convencional por procesamiento
térmico (conducción o convección).
En consecuencia, la aplicación de este método de calentamiento permite obtener
productos más uniformes, más estables y de mejor calidad sensorial y nutricional que
los productos procesados térmicamente. En particular evita la sobre cocción,
27
característica central de los tratamientos térmicos de preservación de alimentos
convencionales. Las aplicaciones potenciales del calentamiento óhmico incluyen la
mayoría
de
los
tratamientos
térmicos:
cocción,
escaldado,
deshidratación,
evaporación, pasteurización y esterilización. Se puede aplicar en sistemas
descontinuos (utilizados para cocción, por ejemplo de productos cárnicos) o en
procesos continuos, los cuales son más apropiados para líquidos viscosos
(particularmente los no newtonianos) y fluidos con partículas.
Actualmente el calentamiento óhmico es utilizado a nivel industrial en América del
Norte, Europa y Asia para el procesamiento aséptico de productos de alta o baja
acidez conteniendo partículas, los cuales se comercializan como listos para consumir,
presentan alta calidad y son estables a temperatura ambiente. Esta aplicación
reemplaza a los tratamientos térmicos a ultra-alta-temperatura (UAT) especialmente
en alimentos líquidos conteniendo partículas sólidas con tamaños superiores a 1–1,5
cm. En los tratamientos UAT convencionales, para garantizar la letalidad requerida en
el punto frío de las partículas grandes, se debería sobre-procesar la fase líquida o
procesar las dos fases por separado, utilizando sistemas complejos como los
intercambiadores de doble cono. La aplicación del calentamiento óhmico en sistemas
continuos de procesamiento aséptico también permite el procesamiento sin utilizar
superficies de intercambio de calor y resulta ideal para productos sensibles a daños
por cizallamiento, debido a que utiliza velocidades de flujo baja.
El calentamiento óhmico es un proceso simple, con bajo costo de mantenimiento y
de bajo impacto ambiental. Las principales desventajas son los costos de instalación
elevados y la falta de información generaliza y de procedimientos de validación.
Calentamiento mediante radiaciones electromagnéticas (microondas, radiofrecuencias e infrarrojo)
En el caso de microondas y radio-frecuencia el calentamiento se produce debido a
que la energía dieléctrica induce la fricción molecular de moléculas de agua. El
28
campo eléctrico alternando a alta frecuencia fuerza a las moléculas polares (por
ejemplo agua) a realinearse constantemente. El movimiento molecular es muy rápido
y produce la generación de calor en el interior del alimento debido a la energía
disipada por la fricción molecular. Las frecuencias utilizadas en microondas pueden
variar dependiendo de la aplicación y del país. Por ejemplo, en los Estados Unidos se
aplican frecuencias de 2450 MHz para los hornos domésticos y 2450 y 915 MHz para
sistemas industriales. En otros países las frecuencias utilizadas en microondas
pueden ser 433,92 MHz, 896 MHz y 2375 MHz. En el caso de radio-frecuencia, las
frecuencias autorizadas son 13,56; 27,12 y 40,68 MHz. El calentamiento por
microondas es afectado significativamente por el contenido de humedad de los
alimentos, resultando mejor el calentamiento cuanto mayor es el contenido de agua.
En los dos métodos de calentamiento (microondas y radio-frecuencias) los
microorganismos son inactivados fundamentalmente por efecto térmico y si bien
puede existir un efecto de la radiación (componente no térmico) sobre la inactivación
de los microorganismos, este efecto es despreciable para las condiciones operativas
utilizadas normalmente. A su vez, ambas radiaciones no tienen la suficiente energía
como para producir la ruptura de enlaces covalentes, por lo que ambas corresponden
al grupo de energías no ionizantes.
El calentamiento por microondas se aplica tanto a nivel doméstico (calentar alimentos
preparados y líquidos y cocinar alimentos crudos) como industrial. Este método es
bien conocido y aceptado por los consumidores. Las principales aplicaciones del
calentamiento
por
microondas
en
el
procesamiento
de
alimentos
son
recalentamiento, horneado (panificados), cocción, escaldado, atemperado (productos
cárnicos), pasteurización (leche fluida), esterilización (productos preparados), secado
(pastas, snacks, tortas de arroz inflado, trozos de cebolla) y liofilización. Las
aplicaciones industriales orientadas a la preservación de alimentos son escasas. En
Europa y Japón se comercializan algunos productos procesados por microondas. A
su vez, en los Estados Unidos, la Food and Drug Administration (FDA) aprobó la
esterilización por microondas en un sistema continuo (puré de batata envasado en
forma aséptica) y en un sistema semicontinuo (para alimentos preenvasados). En
29
ambos casos la regulación de aplicación es la correspondiente a alimentos de baja
acidez envasados.
Los principales problemas asociados a la aplicación industrial del calentamiento por
microondas son las dificultades vinculadas al control del proceso y al alto costo
energético. Los cambios de las propiedades dieléctricas de los productos durante el
calentamiento no están aun completamente entendidos o modelados y la validación
de los procesos debe ser realizada en forma individual para cada producto, hechos
que retardan la adopción de la tecnología a escala industrial.
El calentamiento por radio-frecuencia presenta algunas ventajas en relación al
calentamiento por microondas, como la penetración a mayor profundidad en el
alimento (debido a que utiliza mayores longitudes de onda). Por otra parte, la
construcción de sistemas de calentamiento de mayor capacidad es más simple en el
caso de radio-frecuencia que en el calentamiento con microondas y su aplicación en
procesos continuos es directa. El calentamiento por radiofrecuencia se presenta
como una alternativa para alimentos particulados debido a la mayor velocidad y
uniformidad del calentamiento y a la capacidad de penetración en el alimento. La
adopción de esta tecnología por parte de la industria no se ha dado debido a la falta
de información sobre propiedades dieléctricas de los alimentos, la necesidad de
desarrollos que incorporen los avances tecnológicos y la evaluación apropiada de su
potencial económico.
En el caso del calentamiento por infrarrojo (IR), la energía es absorbida por el
alimento y convertida en calor y su extensión depende de la superficie y del color del
alimento. La conductividad térmica de los alimentos es un factor limitante en el
calentamiento infrarrojo. La profundidad de penetración en el alimento es menor en
el caso de la energía radiante (infrarrojo) que en la energía dieléctrica (microondas y
radio-frecuencia). Se utiliza mayoritariamente para modificar la calidad sensorial de
los alimentos (cambio de color, sabor y aroma), aunque recientemente se han
evaluado, a escala piloto, diferentes tratamientos (combinados o secuenciales)
orientados a la preservación de diversos productos: combinación de escaldado y
30
secado de productos frutihortícolas, aplicación secuencial de IR y liofilización de
frutillas, pasteurización de almendras con IR, etc.
Procesamiento sous vide
Uno de los métodos tradicionales utilizado en Francia para la preparación de comidas
es la cocción en papillote, la cual consiste en cocinar a los alimentos envueltos en
papel apto para horno. Es así que en la década del 60, utilizando este concepto e
impulsado por el desarrollo de envases plásticos seguros y estables aún a
temperaturas elevadas, fue posible el desarrollo de la cocción sous vide. El chef
Georges Pralus, en 1967, observó que envasando una terrina de fois gras en una
bolsa plástica al vacío y sumergiéndola en un baño de agua caliente a temperatura
controlada obtenía pérdidas de peso por cocción significativamente menores a la
cocción tradicional. También observó una mejora en las propiedades sensoriales
debido a que la película plástica formó una barrera que evitaba la pérdida de aromas
causada por la evaporación y la preservación de la textura natural debido a la
aplicación de bajas temperaturas de cocción.
La tecnología sous vide integra el grupo de tecnologías denominadas cook-chill. Para
diferenciarlas de las otras tecnologías de ese grupo, el Sous Vide Advisory Committee
(SVAC, 1991) estableció la siguiente definición para ese sistema de cocciónpasteurización: “sous vide es un sistema en el que los alimentos crudos o
parcialmente cocidos son envasados al vacío dentro de una bolsa o recipiente de
laminado plástico, cocidos-pasteurizados en un sistema de cocción controlado,
enfriados en forma rápida y finalmente almacenados a temperaturas de refrigeración,
particularmente entre 0-3°C”.
Dado que la tecnología de cocción-pasteurización sous vide es un sistema de
procesamiento mínimo de los alimentos, en su formulación no contienen
preservantes o bien están presentes en cantidades reducidas, en comparación con
las que normalmente utiliza la industria. Una de las ventajas principales del sistema
31
sous vide es que la cocción se realiza a temperaturas moderadas y en forma
controlada (con variaciones de temperatura entre 0,5 y 1ºC). Este aspecto resulta
relevante en la cocción de carnes de diferentes especies, debido a que la misma
debe realizarse en rangos específicos de temperatura, a fin de minimizar el efecto
sobre las proteínas miofibrilares y favorecer la solubilización del colágeno. Otra de las
ventajas asociadas a la cocción bajo vacío es la extensión de la vida útil de los
productos, ya que la baja presión de oxígeno inhibe el deterioro microbiológico y
reduce la oxidación de los lípidos, ambos generadores de off-flavors durante el
almacenamiento en frío. La calidad sensorial también se mantiene ya que previene
las pérdidas por evaporación de agua y de compuestos volátiles (determinantes del
flavor) durante la cocción. Además, se conserva la calidad nutricional de los alimentos
debido a las menores pérdidas por oxidación o difusión de nutrientes, como las
vitaminas.
Otro aspecto fundamental del envasado al vacío es el ambiente anaeróbico que se
genera, el cual promueve la ausencia de microflora aerobia alteradora. En estas
condiciones se pueden desarrollar microorganismos patógenos anaerobios estrictos
o facultativos. En la tecnología sous vide, los patógenos relevantes para el diseño del
proceso térmico son los microorganismos formadores de esporos, Clostridium
botulinum (tipo E y cepas no proteolíticas tipos B y F), C. perfringens y Bacilus cereus
y, entre las células vegetativas, L. monocytogenes. En el caso de abuso de
temperatura
durante
el
almacenamiento
serían
relevantes
Salmonella
spp,
Staphlylococcus aureus y Escherichia coli. Generalmente, en los productos sous vide,
el pH, la actividad de agua y la concentración de sal presentan valores más elevados
que los que limitan el crecimiento de estos microorganismos patógenos. Por esta
razón, para garantizar la inocuidad de este tipo de alimentos, se utiliza una
combinación de tratamiento térmico, temperatura de almacenamiento y limitación del
tiempo de vida útil. En Europa, los protocolos de BPM para alimentos sous vide
(ACMSF y Chilled Food Association) recomiendan asegurar una reducción de 6 ciclos
logarítmicos (6D) de esporas de Clostridium botulinum no proteolítico (tipo B)
mediante pasteurización térmica o combinación de tratamientos. Los tratamientos
térmicos recomendados son relativamente severos, (90°C–10 min en el punto frío del
32
producto o tratamiento de letalidad equivalente), los cuales pueden comprometer la
calidad sensorial del alimento. En América del Norte, las recomendaciones se basan
en los principios y prácticas del sistema HACCP y sugieren a los procesadores aplicar
combinación de diferentes barreras (tecnología de obstáculos), adecuadas a cada
producto en particular, realizar ensayos de desafío para validar la eficacia de esas
barreras y utilizar indicadores tiempo-temperatura para evaluar las condiciones de
almacenamiento y distribución de los productos.
En los Estados Unidos se
recomienda diseñar el tratamiento de pasteurización para lograr 7 reducciones
decimales de Salmonella spp en productos cárnicos (USDA) y 6 reducciones de L.
monocytogenes en productos preparados con carne de pescado (FDA).
Para lograr productos sous vide de vida útil extendida resulta necesario combinar el
tratamiento de pasteurización térmica con otras barreras adicionales (ácidos
orgánicos, sal). Otra alternativa que se ha utilizado en los últimos años, es congelar
los productos luego de la pasteurización, lo que permite extender la vida útil en forma
significativa y evitar los problemas de abuso de temperatura en la cadena de frío
cuando los productos se comercializan en zonas geográficas extensas, como en
América del Norte.
Tecnologías de Procesamiento no Térmico
Procesamiento con altas presiones
El procesamiento con altas presiones, también denominado procesamiento con altas
presiones hidrostáticas (APH) consiste en la aplicación de una presión constante,
entre 100 y 900 MPa (megapascales) por tiempos cortos (<10 min), sin elevación
significativa de la temperatura de los alimentos. En los equipos disponibles a escala
industrial la máxima presión que se aplica es 600MPa, a temperatura ambiente o de
refrigeración. Si bien existen equipos para tratamiento semicontinuo de alimentos
fluidos a granel (por ejemplo, jugos de frutas), la mayoría de los equipos disponibles
son de tipo discontinuo, para el tratamiento de alimentos sólidos, semisólidos o
33
líquidos envasados. Los alimentos que incluyen aire en su estructura como pan o
mousse no se pueden tratar con altas presiones porque se afectaría su estructura
debido a la diferencia en la compresibilidad entre el alimento y el aire. Tampoco se
aplica a alimentos con actividad de agua muy baja (frutas secas, especias).
Asimismo, los envases deben ser flexibles para asegurar la transmisión de la presión
(no se utilizan envases de vidrio o metal). En general, las APH a temperaturas de
refrigeración o ambiente producen la inactivación de microorganismos vegetativos y
enzimas, sin modificar los atributos sensoriales y las propiedades nutricionales
(particularmente vitaminas) de los productos. Es por ello que su característica más
importante es la conservación de la “frescura” de los alimentos. Además, los
tratamientos con APH permiten duplicar o triplicar la vida útil de los alimentos
respecto a los productos no tratados. En relación a la inactivación de
microorganismos vegetativos patógenos, las altas presiones permiten alcanzar
importantes reducciones decimales en los recuentos de Listeria monocytogenes,
Escherichia
coli y Samonella spp. Es por ello que en 2006, el Food Safety and
Inspection Service (FSIS, USDA, Estados Unidos) reconoció a la alta presión como un
tratamiento de pasteurización post-envasado adecuado para lograr productos listos
para consumir (feteados/porcionados/pelados) libres de L. monocytogenes, en
combinación con un agente antimicrobiano (Listeria rule Alternative I).
A su vez, los tratamientos con APH satisfacen el requerimiento de la Food and Drug
Administration (FDA, Estados Unidos) de asegurar cinco reducciones decimales de
microorganismos patógenos (particularmente E. coli O157:H7) en jugos. La
combinación de alta presión y temperatura permite inactivar esporos bacterianos. En
este sentido, en 2009 la FDA aprobó un proceso de esterilización térmica asistido por
alta presión, que fue enmarcado en la regulación para alimentos envasados de baja
acidez. Este proceso aprovecha el calentamiento rápido y uniforme hasta la
temperatura final deseada, que se produce durante la compresión cuasi adiabática
hasta la presión prefijada. A su vez, luego de unos pocos minutos (tiempo de
mantenimiento), la presión es liberada (descompresión) y la temperatura del producto
34
retorna al valor original. Este proceso resulta menos severo sobre la calidad sensorial
y nutricional de los alimentos que la esterilización térmica convencional.
En la actualidad, en los países desarrollados, se comercializan más de 150 productos
tratados mediante la tecnología APH. La aplicación comercial más importante es la
pasteurización fría y la mayor cantidad de productos comerciales son productos de
origen vegetal (incluyendo jugos) así como productos cárnicos y en menor proporción
alimentos de origen marino y productos lácteos. Resulta importante la cantidad de
jugos premium, licuados y purés de frutas y hortalizas tratados con APH disponibles
en los países desarrollados. Varios de esos productos son elaborados a partir de
materias primas orgánicas y en su preparación no se incorporan aditivos,
aprovechando la estabilidad que le otorga el tratamiento con APH, sumado a la
ventaja de la alta calidad sensorial y nutricional (alto contenido de vitaminas) de la
materia prima. A su vez, se destaca la cantidad de productos listos para consumir
producidos en base a carnes preparadas de diferentes formas (curadas, marinadas,
cocidas).
En estos productos también se aprovecha la posibilidad que brinda la tecnología APH
en relación a la reducción o eliminación de agentes conservantes (etiquetado limpio),
para ofrecer al mercado productos más naturales. En el caso de algunos productos
de origen marino la tecnología se utiliza a nivel comercial para optimizar la separación
de la carne de conchas y caparazones (ostras, langostas, etc.). En relación a los
productos lácteos, parecería poco probable que la tecnología APH desplace en el
futuro próximo a los tratamientos térmicos como tecnología de pasteurización de
leche fluida. Sin embargo habría algunos nichos de productos lácteos para los cuales
el tratamiento térmico resulta inadecuado y para los que se podría mejorar la
inocuidad y extender vida útil a través de las altas presiones, por ejemplo en quesos
frescos y quesos preparados con leches crudas.
Debido al efecto sobre las macromoléculas, las altas presiones pueden inducir
efectos específicos en la textura y microestructura de un determinado alimento, por
lo que se utilizan también para el desarrollo de nuevos productos y optimizar
procesos convencionales de la industria de los alimentos. En este sentido, se han
35
realizado varios estudios para evaluar el efecto de la tecnología de altas presiones
sobre el tiernizado y curado de carnes y madurado de quesos. Además se ha aplicado
la tecnología APH como etapa previa a operaciones unitarias o procesos industriales
convencionales como escaldado o deshidratación de productos frutihortícolas,
extracción ó infusión de compuestos activos en productos vegetales, etc. A su vez,
pueden ser aplicados otros procesos convencionales durante el tratamiento con APH,
como por ejemplo, gelación, congelación (pressure shift freezing) y descongelación
(pressure assisted thawing). Cabe señalar que todas estas aplicaciones especiales de
las altas presiones han sido estudiadas a escala de laboratorio o planta piloto pero no
han sido incorporadas a nivel industrial hasta el presente.
Uno de los principales inconvenientes asociados a la tecnología APH es el carácter
discontinuo de los sistemas, lo que determina que la producción sea baja. Otro
inconveniente es que el costo de inversión es elevado. En relación a este aspecto, en
los Estados Unidos existen algunas empresas que ofrecen el servicio de tratamiento
APH y la logística asociada. En consecuencia, empresas medianas y pequeñas
pueden acceder a esta tecnología para el tratamiento de sus productos sin la
necesidad de grandes inversiones.
Por último, debe señalarse que la tecnología APH consume menos energía que las
tecnologías convencionales de procesamiento térmico, por lo que los productos
tratados con altas presiones resultan competitivos a nivel comercial.
Campos eléctricos pulsados
La tecnología basada en campos eléctricos pulsados de alta intensidad (sigla en
inglés PEF) es un método de preservación de naturaleza no térmica basada en la
aplicación de campos eléctricos para inactivar microorganismos patógenos y
controlar microorganismos alteradores en alimentos líquidos o semilíquidos. Esta
tecnología se limita a productos que puedan ser transportados por bombas para su
tratamiento continuo, ya que los sistemas discontinuos resultan caros e ineficientes.
36
A su vez, la aplicación a alimentos sólidos en polvos resulta ineficaz debido a la baja
fuerza dieléctrica del aire y la reducida humedad de los materiales. Sin embargo, la
tecnología PEF ha sido aplicada con éxito a alimentos semisólidos (yogur, arroz con
leche), líquidos viscosos y líquidos con partículas suspendidas (caviar en solución
salina, sopa de arvejas), siempre que puedan ser bombeados. Mediante la tecnología
PEF, pueden ser inactivadas la mayoría de las células vegetativas, aunque los esporos
bacterianos son más resistentes y existe controversia sobre la efectividad de esta
tecnología en su inactivación. Este aspecto se presenta como un obstáculo para la
aplicación de PEF en la esterilización comercial de alimentos.
El mecanismo de inactivación de los microorganismos por efecto de los campos
eléctricos pulsados aun no ha sido completamente establecido, pero la mayoría de
los trabajos en este campo sugieren que los PEF producen la disrupción de la
membrana celular. La ventaja principal de la tecnología PEF, en relación a la
pasteurización térmica, es la retención del color, sabor (flavor), textura y valor
nutricional de los productos frescos (no tratados), asegurando similar nivel de
inocuidad que la pasteurización. La preservación de los atributos sensoriales y las
propiedades nutricionales se debe a que el tratamiento se realiza a temperaturas
moderadas, a menudo a temperatura ambiente. Resulta además particularmente
interesante en el procesamiento de productos que contienen componentes sensibles
al calor, como proteínas del suero e inmunoglobulinas. Otra ventaja importante es su
bajo costo operativo en relación a los tratamientos térmicos.
En este método, el alimento es ubicado en una cámara de tratamiento que dispone
de dos electrodos conductores montados sobre un material no conductor. Se aplica
un pulso de alto voltaje a los electrodos para inducir un campo eléctrico de alta
intensidad sobre el alimento ubicado entre los electrodos. El pulso generado por la
descarga de energía eléctrica desde un capacitor es extremadamente corto (1-100
microsegundos), mientras el intervalo entre descargas es comparativamente largo (1
milisegundo). El número de pulsos puede variar de 1 a 100 y el tiempo de tratamiento
total es generalmente inferior al un segundo. La intensidad del campo eléctrico es
directamente proporcional al voltaje aplicado a través de los electrodos e
37
inversamente proporcional a la distancia entre los electrodos. La tecnología PEF
usualmente requiere voltajes en el rango 20 a 60 kV. Los campos eléctricos tienen un
efecto volumétrico, asegurando una aplicación rápida y homogénea del principio letal
a través de todo el producto tratado.
En estudios de laboratorio y planta piloto, la aplicación de la tecnología PEF ha
resultado exitosa en la extensión de vida útil de jugos de frutas, huevo líquido y leche,
como un sustituto o complemento de la pasteurización térmica. Si bien actualmente
están disponibles equipos PEF a escala industrial (existen al menos tres compañías
que producen equipos tanto a escala piloto como comercial), han sido escasas las
aplicaciones comerciales de esta tecnología en el campo de la preservación de
alimentos. El primer producto comercial fue una línea de jugos de frutas
pasteurizados mediante PEF, los cuales fueron introducidos en Oregon (Estados
Unidos) en agosto de 2005 por la empresa Genesis Juice Corporation, luego que el
producto fue aprobado por la FDA. En 2007, la empresa quebró y vendió la marca
comercial y actualmente los jugos Genesis Juice (orgánicos) disponibles en el
mercado son pasteurizados mediante la tecnología APH.
Otras aplicaciones de la tecnología PEF que han sido exploradas son la extracción de
contenido celular, a través del aumento de la permeabilidad de la membrana celular.
Este efecto ha sido aprovechado para incrementar el rendimiento en la producción de
jugos de frutas, mejorar la extracción de componentes de interés comercial
(pigmentos, flavors) e incrementar la eficiencia de extracción en el proceso de
producción de azúcar a partir de remolacha. Otras aplicaciones que se evaluaron
fueron la infusión asistida (con PEF) de solutos en tejidos biológicos y la
descontaminación de aguas residuales de la industria alimentaria. En relación a esta
última aplicación, cabe señalar que en 2006 se ha instalado en Arizona una planta
industrial (10.000 l/h) para el tratamiento de aguas residuales, la cual continúa hoy
operando. Se espera que una investigación más profunda relativa a la aplicación de la
tecnología PEF en la preservación de alimentos y el desarrollo de nuevos sistemas de
potencia pulsada y el diseño y construcción de cámaras de tratamiento robustas y de
38
larga duración, permitan que los equipos PEF resulten menos costosos y se
incremente la aplicación de la tecnología a escala industrial.
Ultrasonido
Se define como ultrasonido a las ondas sónicas con frecuencias mayores que el
umbral de la audición humana (16-20 kHz). Actualmente se considera que la mayoría
de los fenómenos que ocurren durante la sonicación se deben al efecto de
cavitación.
Este
efecto
se
produce
por
la
formación
y
evolución
(expansión/compresión) de burbujas de gases que se producen por los ciclos de
compresión y expansión que generan las ondas de sonido al propagarse en un medio
líquido. La cavitación puede ser “estable” (se produce en ultrasonido de baja
potencia, cuando las ondas sónicas son de frecuencia alta y amplitud baja, a
presiones entre 1 y 100 kPa) o “transiente” (se produce en ultrasonido de alta
potencia, por colisión de burbujas debido a aumento de tamaño con incremento de
temperatura y presión). El efecto del ultrasonido depende del número de burbujas
bajo cavitación y la intensidad de las implosiones de las burbujas (cavitación
transiente). El número de burbujas bajo cavitación aumenta al disminuir el umbral
respectivo (depende de la frecuencia de las ondas de ultrasonido, del radio inicial de
la burbuja, de la presión hidrostática y de la temperatura) y al incrementar la amplitud
de las ondas de ultrasonido. A amplitudes mayores, la mayoría del volumen del
medio líquido está sometido a cavitación.
Diferentes factores pueden afectar la efectividad de la tecnología de ultrasonido,
aunque en el procesamiento de alimentos los más importantes son la frecuencia y la
amplitud de las ondas de ultrasonido, presión hidrostática y temperatura. El
ultrasonido puede ser dividido en tres rangos de frecuencias: ultrasonido de potencia
(16-100 kHz), ultrasonido de alta frecuencia (100 kHz-1 MHz) y ultrasonido diagnóstico
(1-10 MHz). El ultrasonido de potencia es el utilizado para la mayoría de las
aplicaciones sonoquímicas y en general los procesos operan en el rango óptimo de
17-24 kHz, a la cual se obtiene la máxima energía de cavitación. A frecuencias muy
39
altas (1 MHz), la cavitación esta más impedida y a frecuencias superiores a 2,5 MHz
no se produce. La amplitud minima de presión acústica depende de las
características fisicoquímicas del líquido y del gas disuelto. La presión hidrostática y
la temperatura también influyen sobre la cavitación. Presiones hidrostáticas muy altas
minimizan la cavitación porque evita la difusión de gas desde las burbujas. A su vez,
el umbral de cavitación decrece a medida que la temperatura incrementa (el umbral
se vuelve cero a la temperatura de ebullición del líquido).
El uso de la tecnología de ultrasonido de alto poder en la industria de los alimentos
se ha extendido a numerosas aplicaciones, las cuales se pueden clasificar en los
siguientes cinco grupos: extracción; emulsificación/homogeneización/molienda;
limpieza/sanitización/preservación; anti-espumado y modificación de viscosidad.
El ultrasonido se aplica con el fin de extraer compuestos orgánicos a partir de plantas
y semillas, como por ejemplo la extracción de azúcar de remolacha azucarera,
proteínas de la soja, polifenoles y sólidos de hojas de té, de antocianinas e
incremento de la densidad del color en mostos durante la vinificación de vinos Pinot
Noir y Cabernet Sauvignon. Estas son alternativas económicas y sustentables (por
menor consumo de energía y/o reemplazo de solvente por agua) a los métodos de
extracción tradicional. Cavitus Pty Ltd. ha desarrollado sistemas comerciales para
extracción utilizando ultrasonido de alta potencia para su aplicación en la industria de
bebidas y alimentos.
Otra aplicación del ultrasonido es el mezclado eficiente de líquidos inmiscibles, a
través de la energía de cizallamiento generada por la cavitación. En estos casos se
obtienen emulsiones muy finas altamente estables. Se evaluó su utilización en
productos como jugos de frutas, mayonesas y ketchup, en los cuales se redujo o se
eliminó la incorporación de emulsificantes para mantener la estabilidad de los
mismos.
En relación a la aplicación como antiespumante, el ultrasonido de alto poder se utiliza
para romper espumas a través de un transductor de alta energía, el cual no interfiere
40
con el proceso y puede ser fácilmente instalado en las líneas de proceso existentes.
Se aplica en procesos de llenado de latas de alta velocidad y también en la disipación
de espumas en fermentadores de cerveza.
Actualmente, se observa un interés creciente en la aplicación de ultrasonido de alta
potencia en la preservación de alimentos. La aplicación de ultrasonido a presión
atmosférica sería eficaz en la inactivación de células vegetativas pero no en la
inactivación de esporos bacterianos. Los tratamientos con ultrasonido presentan la
ventaja que las diferentes especies de bacterias patógenas presentan un rango de
sensibilidad más acotado (los tiempos de reducción decimal difieren como máximo 5
veces) que en el caso de la pasteurización térmica. La combinación de ultrasonido
con presión (manosonicación) permite incrementar la eficacia del ultrasonido para
inactivar células vegetativas y también resulta eficaz en la invactivación de esporos
bacterianos, aunque en forma limitada, lo cual restringiría su aplicación como método
de esterilización de alimentos. La combinación de calor y ultrasonido bajo presión
(manotermosonicación) posibilitaría una inactivación de bacterias más rápida,
permitiendo reducir el tiempo de tratamiento por efecto aditivo o sinérgico.
En general, la aplicación de la manosonicación y manotermosonicación, con el objeto
de incrementar la inocuidad y extender vida útil de los alimentos, presenta ventajas
si se aplica en alimentos sensibles a los tratamientos térmicos o cuando la materia
prima esta contaminada con especies bacterianas que presentan muy alta resistencia
a los tratamientos térmicos o cuando se observa protección de los microorganismos
a la inactivación térmica, por efecto de los componentes del alimento.
Radiación ultravioleta
Esta tecnología se clasifica como no térmica. La radiación ultravioleta (UV) se
encuentra en el rango 100 a 400 nm de longitudes de onda del espectro
electromagnético, entre el espectro de luz visible y el de rayos X. A su vez, el rango
de radiación UV se subdivide en tres espectros: UV-A (315-400 nm -nanómetros), UV41
B (280 – 315 nm) y UV-C (200-280 nm). La radicación UV-C se denomina la radiación
UV germicida debido a que la mayoría de los microorganismos absorbe radiación UV
a 254 nm, lo cual produce desplazamiento de electrones y ruptura de enlaces en el
ADN, evitando la multiplicación de microorganismos patógenos vegetativos. La
longitud de onda más efectiva para la inactivación de microorganismos es
aproximadamente 260 nm, debido a que estas longitudes de onda son
específicamente absorbidas por el ácido desoxirribonucléico (ADN) celular, pero dado
que la composición del ADN varía entre especies de microorganismos, normalmente
el rango de absorción de radiación UV-C que se indica es 260–265 nm. La longitud de
onda correspondiente a la emisión principal de las lámparas de mercurio de baja
presión (253,7 nm) se encuentra en ese rango. La presencia de suspensiones densas
de células y/o altas concentraciones de solutos reducen la penetración de la
radiación UV-C y disminuye su efecto germicida, por lo que será necesario
incrementar la dosis de radiación UV-C.
La radiación UV es un método adecuado para desinfectar superficies y corrientes de
fluidos como agua y aire y alimentos líquidos con baja absorción en el rango de
longitudes de onda de UV-C. Debido a su baja penetración se utiliza para desinfectar
superficies sólidas (lisas y sin polvos), incluyendo la esterilización de envases y
materiales para envasado como botellas, contenedores, tapas y envolturas. Se utiliza
en la etapa de llenado aséptico de productos esterilizados a granel en sistemas de
flujo con tratamientos a ultra alta temperatura. La aplicación más exitosa de la
tecnología UV-C en desinfección ha sido en el tratamiento de aguas para consumo
humano y aguas residuales. La aplicación a otros líquidos depende de las
características de absorción de los mismos. En este sentido existe un creciente
interés en la aplicación de la radiación UV para la pasteurización de jugos de frutas y
néctares ya que este tratamiento permite conservar el aroma, color y contenido de
vitaminas inalterados, a diferencia de los tratamientos de pasteurización y
esterilización térmica. A su vez, consume menos energía que la pasteurización
térmica.
42
La desventaja principal de la luz UV como desinfectante es su baja penetración, por lo
que los microorganismos para ser inactivados deben estar expuestos en forma
directa a la radiación. Los microorganismos protegidos por sólidos, como partículas,
polvo o recubrimientos, no son afectados por la radiación.
Plasma frío
El plasma es el cuarto estado físico de la materia y se genera por la aplicación de
energía térmica o de campos eléctricos y magnéticos usando fuentes de
radiofrecuencia o microondas a algunos gases específicos. El plasma gaseoso resulta
eléctricamente conductivo debido a la ionización y la liberación de electrones. A su
vez, el plasma contiene iones, radicales y moléculas cargadas en estados energéticos
excitados, los que decaen a niveles de menor energía liberando fotones de diferente
longitud de onda en el espectro visible y ultravioleta. El plasma puede ser de alta
temperatura (gases completamente ionizados) o plasma fresco (cool), frío (cold) o de
baja temperatura. En este último el gas es parcialmente ionizado y la energía
aplicada es solo la necesaria para mantener el flujo de electrones.
El plasma puede ser generado y mantenido bajo vacío o a presión atmosférica,
mediante campos eléctricos a partir de corriente directa, corriente alterna, corriente
directa pulsada, radio frecuencia, microondas o rayos láser. Asimismo, puede ser
producido con cualquier gas aunque generalmente se utilizan gases inertes
(nitrógeno, argon, helio) y el gas específico se selecciona en función de la aplicación.
Los gases inertes como el argón se utilizan para descontaminación superficial debido
a que generan luz UV y requieren menor energía para la ionización, resultando más
sencillo mantenerlos fríos.
En los últimos años ha comenzado a desarrollarse la aplicación del plasma frío en la
industria
farmacéutica
y
alimenticia,
orientada
fundamentalmente
a
la
descontaminación y modificación de la funcionalidad de superficies de materiales
biomédicos y dispositivos. Las aplicaciones principales incluyen el reemplazo de
43
fumigación o irradiación en productos como hierbas y especias. Otras aplicaciones
posibles serían la desinfección superficial de polvos, huevos en cáscara, carnes,
pescados, vegetales frescos en reemplazo de tratamientos químicos existentes u
otros tratamientos para higienizar superficies.
Las ventajas del plasma frío para su aplicación en alimentos son: la ausencia de
residuos, la rapidez en su aplicación, el efecto bactericida (debido a la luz UV) y el
hecho a que el plasma revierte a un gas inerte cuando se desconecta la fuente de
energía. Si bien la luz UV pulsada se aplica comercialmente para la descontaminación
superficial de envases, su aplicación a la superficie de alimentos estaría limitado por
el denominado “efecto sombra”. A su vez, en aquellas situaciones donde el plasma
frío presenta un efecto bactericida o fúngico limitado, puede ser utilizado para aplicar
recubrimientos antimicrobianos o antifúngicos. El plasma frío ha resultado efectivo en
la inactivación de células y esporos bacterianos sobre superficies, obteniéndose
reducciones mayores a 4 ciclos log.
Existen diferentes empresas e instituciones que trabajan en el desarrollo y la
aplicación de diferentes prototipos de plasma frío para aplicaciones en alimentos
(escala laboratorio o piloto), por ejemplo Commonwealth Scientific and Industrial
Research Organisation (CSIRO) en Australia o Leibniz Institute for Plasma Science and
Technology en Alemania, sin embargo aún no se dispone de equipos de escala
industrial, con la excepción de la tecnología e-beam de baja energía.
Tecnologías de membranas
Este tema es tratado en este documento dentro del Capítulo 5, en el ítem 5.2:
“Producción más limpia”.
44
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4. ESTADO DEL ARTE Y
TENDENCIAS DE LA CIENCIA Y
TECNOLOGÍA DEL PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS EN
ARGENTINA
Claudia González, Sergio Vaudagna, Ricardo Rodríguez,
Martín Irurueta, Mónica Chávez y Roxana Páez
4.1. Antecedentes y perspectivas
El análisis del estado de la ciencia en el mundo y particularmente en Iberoamérica
realizado por la RICyT (Red Iberoamericana de Indicadores de Ciencia y Tecnología)
ofrece una idea acabada de la situación actual y las tendencias en tecnología de
alimentos además de proporcionar el marco para avanzar en la situación particular de
Argentina.
La estructura socioeconómica de América Latina durante el periodo 1999-2008 tuvo
un incremento del producto bruto interno (PBI), el cual fue acompañado por
un
aumento de las inversiones en ciencia y tecnología, especialmente en lo que a I+D
se refiere. Se estima que el sector privado (empresas) participa en esta inversión con
aproximadamente un 35-45%. En cuanto al número de investigadores EJC
(equivalencia jornada completa) dedicados al desarrollo de actividades científicastecnológicas, el bloque de América Latina y Caribe ha logrado un notable incremento
durante el periodo de 10 años estudiado. Sin embargo, este número representa un
porcentaje bajo respecto del número total de investigadores EJC del resto del
mundo. Al respecto, la mayor parte de estos profesionales trabajan en I+D en el
sector privado. De ellos, los profesionales dedicados a las ciencias exactas y
naturales, así como a la ingeniería y tecnología representan un número pequeño
comparado con los profesionales de otras ciencias, como las sociales y humanas.
51
Como resultado de las crisis de orden interno ocurridas en muchos de los países de
la región, así como a situaciones particulares que marcaron tendencias a nivel
mundial, se han podido definir ciertos factores que afectarían el perfil del
consumidor. En Iberoamérica se han producido cambios en la estructura social que
no siempre fueron parejos. Este periodo de crecimiento se caracterizó por ser
inclusivo y permitir la reducción de los niveles de desigualdad de ingresos de manera
importante, aunque comparado con otras regiones del mundo esta desigualdad
continua siendo significativa. Respecto a la reducción de la pobreza, objetivo central
de muchos de los países de la región, se ha logrado disminuir con creces (40%) y se
considera una propensión a continuar con esa tendencia.
Específicamente en lo que toca a la ciencia y tecnología de los alimentos, es posible
afirmar que su impacto en el sector macroeconómico, así como en el aspecto social
y político de Iberoamérica ha tenido y tiene una importancia altamente significativa. Si
bien la actual coyuntura ha favorecido el intercambio con el mercado internacional,
produciéndose un aumento de la exportación de productos agroalimentarios a la
Unión Europera, los Estados Unidos y a los mercados asiáticos, se percibe que para
mantener la competitividad de los productos se requerirá, en el futuro, un mayor
grado de innovación y de desarrollo tecnológico, así como la incorporación de más
normas de calidad así como mayor eficiencia en la gestión y comercialización de los
productos agroalimentarios. Con este marco de referencia, se realizó un análisis de la
información contenida en las bases de datos bibliográficas y de patentes de
invención, manera fin de obtener información relativa a la investigación y a la
aplicación industrial, respectivamente4, se consultó la base de datos de la
Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (WIPO).
Por otro lado, en el grupo iberoamericano, los cinco países que se destacan por
concentrar la mayor producción científica son España, Brasil, Portugal, Argentina y
4
Luchilo, L. (2013). Capacidades de I+D del sistema agroalimentario y cadenas de valor: Proyecto
MINCyT-BIRF: Estudios del Sector Agroindustria. Serie Documentos de Trabajo N*11, Cap. 2. Buenos
Aires, Julio.
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México. En el caso de Argentina, las disciplinas de mayor peso fueron Química
Aplicada, Bioquímica y Biología Molecular, Nutrición y Dietética, Biotecnología y
Microbiología Aplicada, Microbiología Ingeniería Química y Química Analítica, en ese
orden. Se pone de relevancia un único bloque temático fuertemente ramificado,
conformado por 34 disciplinas y articulado en torno a tres subnúcleos: Biotecnología
y Microbiología Aplicada, Microbiología y Agricultura y Ganadería, indicativo de los
patrones y tendencias en investigación en el campo de la tecnología de alimentos en
nuestro país.
En lo referente a las patentes de invención, se abre un análisis interesante enfocado
en el desarrollo tecnológico, dando cuenta de la evolución de las actividades
orientadas a la creación de nuevos productos y procesos.
La producción tecnológica iberoamericana en ciencia y tecnología de alimentos
alcanzó el 4% de las patentes concedidas en 2005-2009. Los países que destacan en
este rubro son España, Brasil, México, Portugal y Chile. A nivel mundial, la titularidad
de las patentes se sitúa en torno a las grandes empresas multinacionales, en cambio
el liderazgo en patentes en Iberoamérica lo posee el CSIC de España, una institución
de investigación y del sector público, con lo que se insinúa un débil entramado
empresarial en la región.
En el periodo citado, los principales campos de aplicación de la patentes en
alimentos en el mundo fueron: alimentos o productos alimenticios y su tratamiento;
ciencias
médicas
o
veterinarias;
cocción
en
horno
(equipamiento
para
preparación/tratamiento de masas para cocción en horno); bioquímica (cerveza,
bebidas alcohólicas, vino, vinagre, microbiología, enzimología y técnicas de mutación
o genética); química orgánica; y carnicería (tratamiento de la carne, aves o pescado).
Mientras que en Iberoamérica, el orden de los temas fueron: alimentos; ciencias
médicas o veterinarias; bioquímica; química orgánica; cocción en horno y carnicería.
Es importante destacar que los rubros alimentos y productos alimenticios,
concentran las dos terceras partes de las patentes de ciencia y tecnología de
alimentos de Iberoamérica (64%).
53
Es importante destacar la diferencia -entre los países tecnológicamente desarrollados
como USA y Japón, y otros con nivel inferior de desarrollo como España, Brasil o
México del bloque iberoamericano- en cuanto a las demandas alimentarias de sus
poblaciones. En América Latina, en muchos de los casos, la demanda se orienta a
alimentos en general y a alimentos nutritivos en particular, mientras que en los países
más desarrollados se requieren alimentos de mejor calidad, con nuevas aptitudes,
tanto nutricionales, como de salud y sensoriales. Además, las diferencias observadas
en el desarrollo de las investigaciones (publicaciones científicas) con respecto al
desarrollo tecnológico y en particular su transferencia al sector productivo (estudio de
patentes), se presentan como una situación a mejorar y superar, reclamando la
intervención del Estado.
La ciencia y la tecnología de alimentos deben afrontar también otros desafíos como
los cambios ambientales, la utilización de la energía y nuevos problemas de salud y,
por tanto, se requiere de un profundo conocimiento y un alto grado de desarrollo e
innovación para generar fuentes de alimentos alternativas, nuevos productos y
nuevos procesos. América Latina tiene la gran ventaja de poseer fuentes para la
obtención de nuevos alimentos basadas en la biodiversidad tanto animal como
vegetal.
La Argentina es un importante exportador de productos agropecuarios y
agroalimentarios. Sin embargo, su principal fortaleza exportadora ha sido hasta ahora
la exportación de commodities con bajo valor agregado. Teniendo en consideración
los nuevos escenarios planteados a nivel mundial y frente a la demanda actual y
futura de alimentos, la estrategia argentina debe tender a promover la innovación
tecnológica del sector agroalimentario para adaptarse y aprovechar las nuevas
oportunidades y exigencias de este nuevo mercado internacional e incorporar así
elementos importantes que permitan dar un mayor valor agregado a los alimentos
que se exportan.
Dentro de este marco general las empresas necesitan desarrollar y/o tener acceso a
conocimientos y tecnologías vinculadas a actividades innovativas que les permitan
54
ganar competitividad y mercados. Estas actividades deben estar vinculadas a
determinados aspectos del proceso productivo, como desarrollo de nuevos
productos, diferenciación/segmentación de productos, mejora continua de la calidad,
utilización de tecnologías de procesamientos destinadas a asegurar inocuidad
preservando la calidad, adaptación de los procesos productivos a las propiedades de
la materia prima, mejora en la conservación y transporte de productos precederos,
desarrollo de atributos específicos dirigidos a grupos poblacionales especiales.
Existen dos áreas específicas de vacancia que tienen una importancia estratégica
central. La primera está vinculada a la utilización de la biotecnología. Hasta ahora la
Argentina ha podido modernizar su producción agropecuaria manteniendo la
competitividad internacional, apoyándose en la transferencia internacional de
tecnología. Sin embargo, hay evidencia de que el país comienza a tener un retraso en
el acceso a tecnologías de punta. Por otra parte, en una visión de largo plazo, es
necesario recordar que, a medida que la tecnología es desarrollada por la empresa
privada, en su mayor parte internacional, el acceso se hará oneroso para el país y
potencialmente, bajo ciertos escenarios de relaciones internacionales, de difícil
acceso. Asimismo las aplicaciones de la biotecnología, las TIC y otras tecnologías de
alta
densidad
científica
requieren,
en
muchos
casos,
una
investigación
específicamente enfocada en las condiciones particulares del país. La segunda área
de importancia estratégica está relacionada con la base científica disponible en zonas
ecológicas para las cuales se requiere generar conocimientos y tecnologías
especialmente referidas a procesos productivos, tecnologías de alimentos y
conservación de los recursos naturales.
En cuanto a las tecnologías de alimentos, es poco el conocimiento actualizado que se
tiene
respecto
de
estudios
relacionados
con
tecnologías
emergentes
de
procesamiento y el aprovechamiento de temáticas transversales como biotecnología,
nanotecnología, TIC, etc., para mejorar productos y procesos u obtener alternativas
de procesamiento. Consecuentemente, el grupo de trabajo diseñó una encuesta que
fue remitida a profesionales de disciplinas múltiples pertenecientes al ámbito privado
(empresas productoras de alimentos), a universidades públicas y privadas y a
55
organismos nacionales de ciencia y técnica. Además se tuvo especial consideración
en realizar la consulta en diferentes regiones del país.
4.2. Tendencias
Del total de las 70 encuestas enviadas se recibió el 44% de respuestas. Si bien éstas
fueron concisas estuvieron suficientemente fundamentadas como para dar claridad a
la respuesta. Las preguntas menos respondidas fueron las relacionadas con
herramientas nanotecnológicas y tecnologías de la información y la comunicación
TIC, alegando insuficiente conocimiento.
Respecto de las tecnologías de transformación y elaboración de alimentos que se
utilizan en la Argentina, resulta imposible enumerarlas a todas ya que depende
mucho de la cadena de valor considerada. Sin embargo, existe un consenso en que
se implementan la mayoría de las tecnologías tradicionales que se utilizan a nivel
mundial, las que se pueden agrupar en tecnologías basadas en transferencia de calor
y/o masa, tecnologías de filtración, centrifugación, homogenización, fermentación,
extrusión, molienda, etc., dependiendo del producto procesado. En cuanto a las
tecnologías de preservación, también se utilizan las tecnologías tradicionales y en
particular las de naturaleza térmica como por ejemplo, deshidratación, concentración,
esterilización, pasteurización, refrigeración y congelación, así como las tecnologías de
obstáculos, entre las que se mencionan, envasado en atmósfera modificada (incluye
vacío), reducción de aw (cantidad de agua libre en el alimento), acidificación, etc.
Las pequeñas y medianas empresas (PyME), dependiendo de la escala de producción
y del tipo de procesamiento requerido, utilizarían la mayoría de las tecnologías
convencionales, al menos las más económicas y de menores requerimientos.
En general en las grandes empresas, aun no se han incorporado las denominadas
“tecnologías emergentes de preservación”. Sin embargo, cada vez más se están
utilizando algunas de las tecnologías emergentes por ser consideradas más limpias,
56
pensando en el cuidado del ambiente o aquellas que por sus características
contribuyen a la diferenciación de los alimentos y por consiguiente generan nuevos
productos en respuesta a los requerimientos de los consumidores actuales.
En cuanto a la posibilidad de adoptar a futuro las tecnologías emergentes, objeto de
estudio y desarrollo a nivel mundial, se ha establecido una gran diferencia entre las
grandes empresas productoras de alimentos y las PyME. En principio solo las
grandes empresas tendrían el capital y la capacidad técnica para incorporarlas. En
cuanto a las “tecnologías que podrían aportar un salto cualitativo en las empresas” se
identificaron 3 grupos dependiendo de las veces que fueron seleccionadas por los
encuestadores:
Grupo I (prácticamente seleccionadas por todos los encuestadores): tecnologías de
membrana, tecnologías cook-chill, packaging activo, altas presiones hidrostáticas.
Grupo II (consideradas un número importante de veces): calentamiento por
radiaciones electromagnéticas, calentamiento óhmico, ultrasonido, homogeneización
por alta presión.
Grupo III (menos posibilidades de implementación): CO2 en fase densa, campo
eléctrico pulsado, secado supercrítico, plasma frío.
Las PyME no estarían en condiciones de incorporar estas innovaciones tecnológicas
debido a que requieren equipamiento de alto costo e infraestructura específica, así
como personal idóneo para su manejo, requerimiento que la mayoría de estas
empresas no podrían asumir al menos en el corto plazo. Solo aquellas tecnologías
que poseen menores exigencias y son más económicas (tecnologías de membranas,
tecnologías cook-chill eventualmente packaging activo) podrían ser incorporadas
lentamente sobre la base de que aportan una mayor calidad al producto final. En el
caso de las tecnologías emergentes que requieren una importante inversión, la
alternativa sería que una empresa o grupo de empresas realice la inversión asociada a
la tecnología y ofrezca el servicio del procesamiento y la logística necesaria para el
57
tratamiento de alimentos producido por otras firmas. A nivel internacional existen
antecedentes sobre esta alternativa, por ejemplo en los Estados Unidos con la
tecnología APH y en Argentina y otros países con la tecnología de irradiación.
En relación al estudio y desarrollo de tecnologías emergentes de preservación en el
sector de I+D de Argentina se cuenta con experiencias en tecnología sous vide,
ultrasonido, PEF, altas presiones hidrostáticas, tecnologías de obstáculos, packaging
activo, tratamientos con ozono e irradiación. Sin embargo, en la mayoría de los casos,
el equipamiento utilizado es de escala de laboratorio debido a que las limitaciones en
el financiamiento han restringido el acceso de los grupos de investigación a equipos
y sistemas de escala piloto. Otro inconveniente que se presenta es que las empresas
proveedoras del equipamiento en general no cuentan con representación en el país y,
en algunos casos, los equipos y sistemas demandan mantenimiento intensivo y
repuestos costosos (por ejemplo, altas presiones hidrostáticas).
La aplicación de herramientas biotecnológicas en el procesamiento de alimentos no
ha sido, hasta el momento en la Argentina, muy aprovechada y, esencialmente, se
han incorporado en las grandes empresas, al menos en forma más diversificada. En
el caso de las PyME las aplicaciones están dirigidas a los procesos fermentativos y/u
otros procesos que requieren enzimas. En cambio, en las grandes empresas, su
utilización ha sido más profusa y se relaciona con el desarrollo de vacunas y
obtención de transgénicos (OGM’s), aislamiento y extracción de enzimas de utilidad
alimentaria, selección/producción de flora microbiana con función específica en los
procesos (probiótica, coagulante, prebiótica, iniciadora, inhibidora, etc.), desarrollo de
películas destinadas a envases, técnicas de detección de contaminantes tanto
químicos como microbiológicos, desarrollo y control de reactores biológicos. Sin
embargo, comparada con el potencial que la biotecnología ha promovido en las
empresas a nivel internacional, Argentina solo está en sus comienzos.
Por consenso los encuestados indicaron que los profesionales argentinos dedicados
a la investigación científica y desarrollo tecnológico tienen capacidades desplegadas
en el área de la biotecnología y son muchas y variadas las temáticas en la cuales han
58
incursionado. De hecho, e independientemente de esta encuesta, es profusa la
información que se tiene a través de las publicaciones periódicas, tanto nacionales
como extranjeras, patentes, bases de datos y otras fuentes científico-tecnológicas
argentinas en relación con el aporte que la biotecnología ha realizado y realiza, tanto a
nivel de producción primaria como de tecnología de procesamiento, dando cuenta de
la probada capacidad científica y tecnológica que poseen los profesionales
argentinos dedicados a la biotecnología.
Este análisis permite inferir que el “cuello de botella” estaría fundamentalmente
relacionado con la industria procesadora de alimentos que necesita, en principio, un
conocimiento más amplio de las ventajas que puede aportar la biotecnología así
como las propuestas que la ciencia tiene disponible y volcar luego ese conocimiento
en las etapas de procesamiento correspondientes. Sin duda, este compromiso
requiere de una importante articulación entre los profesionales de ciencia/tecnología
y empresa, de manera de conocerse las demandas que surgen a nivel del
procesamiento de alimentos y las capacidades ya instaladas y desarrolladas por las
instituciones de I+D para transformarlas finalmente en una innovación tecnológica.
En cuanto a los desarrollos nanotecnológicos, la situación es totalmente opuesta. Si
bien hay grupos científicos y proyectos asociados a nanotecnología, estos no son
numerosos y no muchos de ellos se enfocan en la aplicación de la nanotecnología en
tecnología de los alimentos. Solo a manera de ejemplo se destacan algunos de los
estudios con relación a este tema: películas preparadas en base a materiales
nanolaminados
o
a
las
cuales
se
les
incorporó
nanocompuestos,
micronanoencapsulado de aditivos o compuestos bioactivos, nanosensores para
diagnóstico, cuantificación o control del deterioro, modificaciones físico-química de
matrices alimentarias con aplicaciones de nanocompuestos, etc.
Algunos de estos desarrollos han sido implementados por un número acotado de
grandes empresas, fundamentalmente debido a que muchas de ellas no tienen un
conocimiento acabado de esta tecnología así como de sus potenciales aplicaciones.
59
Este es probablemente el motivo principal que explica el retraso en su desarrollo e
innovación.
Sin duda, la nanotecnología es una ciencia que tendrá un impacto enorme en el
procesamiento de alimentos en nuestro país en un futuro mediato. Sin embargo, se
plantea como necesario desarrollar una mayor capacidad científico-tecnológica y
profundizar en desarrollos relacionados con los alimentos para lograr ese impacto.
Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) han tenido un impacto
substancial en aquellas empresas donde se han instalado, fundamentalmente porque
ofrecen una mayor velocidad de transferencia, control on-line y facilidad para
compartir conocimiento y experiencias. Las actividades que ha impulsado van desde
las básicas (sistemas de gestión y comercialización, trazabilidad) hasta las
relacionadas con Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Competitiva, pasando por
procesos controlados por programas inteligentes para el funcionamiento de sus
equipos, implementación de procedimientos de los sistemas de calidad, generación
de gráficos de control, de bases de datos corporativas integradas, software de
simulación/modelado,
entre
otras.
Las
empresas
han
implementado
estas
tecnologías en algunas de sus etapas productivas con el fin de simplificar el volumen
y favorecer el ordenamiento de la información.
Se considera también trascendente el uso de estas herramientas en investigación,
específicamente para el diseño de experiencias, análisis y procesamiento de datos
experimentales, graficación, así como el uso de software específico, como los
requeridos para microbiología predictiva, para la optimización y resolución de
modelos matemáticos.
Su utilidad se extiende también a la actualización de la
información y del estado del arte de un tema.
Sin embargo, a nivel de industrias, aún no está muy incorporado el concepto de TIC,
al menos no con el amplio espectro de posibilidades que ofrece5. En cuanto a las
PyME, estas distan mucho de estar en condiciones de incorporarlas.
5
Ver en este documento dentro del capítulo 5 el tema 5.5: TIC.
60
La calidad integral fue presentada como “un concepto asociado con la preservación
y/o mejora de los aspectos relacionados con la inocuidad, la nutrición, las
características sensoriales y físico-químicas, la estabilidad, los procesos de
conservación y de gestión de la calidad, incluyendo la trazabilidad, el cuidado del
medio ambiente y la dimensión simbólica asociada a los alimentos con identidad
territorial, necesarios para la innovación de productos, procesos y/o servicios
agroalimentarios en un marco de equidad”. La utilización de este enfoque para definir
la calidad integral tuvo una amplia y consensuada adhesión, especialmente dentro de
la industria productora de alimentos. A nivel de organismos de investigación se
mencionó que este enfoque requería de un trabajo multi y transdisciplinario. Sin
embargo, existirían ciertas limitaciones en cuanto a conocimientos y equipamiento
que impedirían llevarlo adelante en forma integrada.
En la actualidad se están desarrollado varias líneas de trabajo relacionadas con la
recuperación de efluentes para su revalorización y el cuidado del medio ambiente,
aplicación de antimicrobianos de origen biológico para la obtención de productos
más naturales, aplicación de tecnologías emergentes para extender vida útil
conservando o mejorando las propiedades sensoriales y nutricionales de los
alimentos, la valorización de alimentos por su identidad asociada al territorio como
mecanismo de diferenciación de la economías regionales, estudio de propiedades
nutricionales y sensoriales vinculadas a sabores locales o regionales, desarrollo de
herramientas analíticas para contribuir la trazabilidad, etc.
Las empresas entienden que es necesario producir más y mejores alimentos,
contribuir a la nutrición integral de la población, ofreciendo alimentos saludables y
teniendo como objetivo el cuidado del medio ambiente. Por otro lado, consideran que
esta es una nueva forma de competencia que se plantea en el mercado actual,
siendo este también un modo de obtener capacidades para la mejora continua, sobre
la base de que la competitividad es producto de la sostenibilidad y de la innovación.
Este concepto global forma parte del “plan estratégico” de muchas de las grandes
empresas,
consecuentemente
se
plantea
como
importante
contribuir
mas
profundamente desde la investigación.
61
Las PyME, en cambio, consideran básicas aquellas cuestiones relacionadas con la
preservación y la inocuidad y, más recientemente, con las características sensoriales.
La nutrición, los aspectos físico-químicos y la estabilidad todavía no han adquirido
relevancia, mientras que recién comienza a ser apreciada la gestión de calidad. La
trazabilidad importa si se relaciona con las reglamentaciones o los servicios y el
cuidado del ambiente no se entiende aún como un concepto asociado a la
elaboración de alimentos y las que lo aceptan consideran que debe ser resuelto por
organismos oficiales. En cambio resulta muy interesante lo arraigado que está el
concepto de “dimensión simbólica asociada a los alimentos con identidad territorial”,
ya que es considerado como un valor agregado que incrementaría el caudal de ventas
de sus productos a través de la diferenciación.
Producir bajo el paraguas de la calidad integral requiere de conocimientos,
capacitación, inversión y decisión y, en general, las pequeñas empresas necesitan
colaboración para llevar adelante esta iniciativa y para cumplir con todos los criterios
involucrados. Es importante destacar que existe una gran variabilidad en la
adecuación de las PyME a este concepto.
Otro aspecto considerado, por su vital importancia en la conservación del ambiente,
es el concepto de “tecnologías más limpias” (P+L: producción más limpia). Este
concepto tuvo un mayor impacto en las grandes empresas, donde tanto las
orientaciones de políticas como la posibilidad de obtener ventajas impositivas, han
impulsado que se gestione el aspecto medio ambiental de una manera más
responsable, logrando una mayor conciencia a nivel gerencial, capacitando al
personal e incorporando nuevas tecnologías para mejorarlo. Muchas de ellas cuentan
hoy con programas de P+L implementados o próximos a implementarse. En general
los esfuerzos están dirigidos al concepto de responsabilidad social compartida, uso
eficiente de la energía, reciclado de envases y tratamiento de efluentes.
En las PyME el interés por las tecnologías más limpias esta gobernado por las
regulaciones vigentes y la exigencia por parte de las autoridades nacionales.
Actualmente están comenzando a trabajar en el control de efluentes y
62
ocasionalmente en la incorporación de alguna tecnología que contribuya a la
reducción de desechos, particularmente los sólidos. Las empresas más pequeñas
utilizan tecnología más limpia sobre todo cuando están apoyadas económicamente
por el Estado.
No se distinguen muchos proyectos de I+D relacionados con esta temática. En
investigación aplicada se estudia la optimización de tecnologías limpias. Algunas de
las temáticas generales incluidas son: buenas prácticas ambientales, separación y
reciclado de residuos, generación de subproductos con valor agregado, tratamiento
de efluentes con generación de biogas, generación de biodiésel y bioetanol, etc.
Una pregunta clave fue: “¿Considera que la formación actual de los profesionales
vinculados a la disciplina Ciencia y Tecnología de los Alimentos en Argentina es la
adecuada para asumir las demandas tecnológicas de los próximos 10 años?”. El
espacio temporal señalado es arbitrario y fue solo colocado para dar un margen a la
pregunta.
Las
respuestas
recibidas
fueron
sumamente
variadas
pero
no
necesariamente disímiles, aunque de una riqueza insospechada.
El grupo que considera que sí, plantea la necesidad que la información académica se
adecue a las nuevas tendencias y tecnologías, debiendo trabajar en conjunto con el
sector industrial y los graduados del sector, de lo contrario se perdería el impulso
logrado. Consideran importante también potenciar la formación de los profesionales
en el extranjero. Si bien desde las universidades y los centros de investigación existe
un compromiso, se requieren mejorar la formación universitaria haciendo planes de
estudio más específicos, incorporando una mayor y mejor formación experimental,
con mayor disponibilidad de equipamiento y plantas piloto en las unidades
académicas o convenios con centros de I+D que dispongan de las mismas y
mediante pasantías en la industria. Si bien hay industrias que no son fuertemente
demandantes de nuevas tecnologías, el advenimiento de las multinacionales está
produciendo un cambio a ese respecto.
63
El sector industrial piensa que debiera reforzarse en las universidades la visión
holística para comprender los negocios y poder satisfacer las necesidades futuras
sobre bases más reales y reforzando aspectos claves como las energías alternativas,
la administración de deshechos y las TIC.
Otro aspecto considerado fue la desigualdad en la formación profesional entre las
diferentes universidades tanto públicas como privadas del país. Si bien se han
tomado acciones tendientes a homogenizar las competencias (a través de la
Comisión Nacional de Evaluación y Acreditación Universitaria –CONEAU y la
Asociación Universitaria del Sector Alimentario -AUSAL), parecería que estas no
fueron suficientes o el resultado aún no se ha llegado a percibir.
En el otro extremo están los que dicen “no”, ya que consideran que la formación es
adecuada para las tecnologías instaladas, pero no para las tecnologías emergentes
de próxima aplicación. Por otro lado, entienden que los cambios realizados en los
programas de las carreras de grado en ciencia y tecnología de los alimentos, han
tenido en cuenta que el egresado universitario se especializara en temas específicos
en cursos de posgrado. Sin embargo, en su mayoría, estas especializaciones son
generales y no definidas, transformándose en ampliaciones de temas estudiados en
la universidad.
Muy interesante resultó el comentario de un grupo de empresas que respondió
diciendo que en principio la respuesta seria “sí”, pero la experiencia lograda mediante
la observación de la práctica les permite aseverar que a los profesionales de la
disciplina tecnología de alimentos les falta una mirada integral del sector para
comprender mejor la potencialidad de las tecnologías a implementar. En general,
están demasiado enfocados en la “tecnología” propiamente dicha y esto no les
permite tener una visión del contexto, de los mercados, de los costos, de la viabilidad
de la tecnología y del impacto en la cadena, en la región o en el consumidor, entre
otros muchos factores. Faltando además integración con las demandas de la
industria.
64
Una frase concreta que integraría todas las posiciones sería “para mejorar la
formación profesional haría falta una revisión constante de la currícula de manera de
incluir efectivamente el estudio de temas de vanguardia, así como la inversión en
equipamiento moderno para la realización de actividades prácticas”.
4.3. Bibliografía
Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación, 2009.
“Tendencias y escenarios de la innovación en el sector agroalimentario. Proyecto
2020: Escenarios y Estrategias en Ciencia, Tecnología e Innovación” Buenos Aires,
Argentina.
Red Iberoamericana de Indicadores de Ciencia y Tecnología (RICyT), 2010. “El Estado
de
la
Ciencia.
Principales
indicadores
de
Ciencia
y
Tecnología
Iberoamericanos/Interamericanos”. Redes. Buenos Aires, Argentina.
65
5. TECNOLOGÍAS TRANSVERSALES DEL PROCESAMIENTO DE
ALIMENTOS
Calidad Integral: Ricardo Rodríguez, Martín Irurueta y Sergio Vaudagna
Producción más limpia: Sergio Vaudagna y Claudia González
Biotecnología: Claudia González y Ricardo Rodríguez
Nanotecnología: Claudia González y Ricardo Rodríguez
Tecnologías de la información y la comunicación: Martin Irurueta y Marcelo Bosch
5.1. Calidad Integral
La calidad integral se define como “aquellas acciones destinadas a la preservación
y/o mejora de los aspectos relacionados con la inocuidad, la nutrición, las
características sensoriales y físico-químicas, la estabilidad, los procesos de
preservación y de gestión de la calidad, incluyendo la trazabilidad, el cuidado del
medio ambiente, y la dimensión simbólica asociada a los alimentos con identidad
territorial, necesarios para la innovación de productos, procesos y/o servicios
agroalimentarios en un marco de equidad”. Este concepto opera como marco
conceptual de las actividades de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) que
deberían ser llevadas adelante para potenciar las capacidades del sistema
agroalimentario y agroindustrial argentino.
La heterogeneidad productiva de nuestro país y las especificidades propias de la
industria alimentaria condicionan fuertemente el cambio tecnológico, encontrándose
el proceso innovativo en las industrias estrechamente condicionado por el carácter
biológico de la producción, la tecnología de producto, la importancia estratégica de la
66
constitución de sistemas locales y sectoriales de innovación para la circulación del
conocimiento y la necesidad de crear capacidad de respuesta rápida en las empresas
ante cambios en la conducta de sus consumidores.
Los desafíos más importantes pasan por conocer las especificidades mencionadas y
disponer de capacidades locales para una efectiva generación, difusión y apropiación
social de conocimientos. Los alimentos y en particular su consumo, son reconocidos
como un elemento fundamental en el momento de evaluar la condición de salud y
bienestar del ser humano. Los consumidores en los países desarrollados gastan
entre el 10% y 15% (países en vías de desarrollo 25%-30%) de sus ingresos en
alimentos –incluyendo las comidas fuera del hogar- cifra que representa
aproximadamente la mitad de lo que se invertía en este rubro en la década del 60. A
medida que las economías de los países progresan, de la mano de la urbanización,
de los altos ingresos y del incremento de la población, cambian los patrones de
consumo –incluyendo el de los alimentos- aumentando la demanda de productos de
calidad y con inocuidad asegurada (IA).
Los consumidores desean alimentos que satisfagan sus demandas y percepciones y
esto se ve reflejado, consecuentemente, en productos de alta calidad y de fácil
preparación. Los productos frescos o que posean características que denoten
frescura, se imponen con facilidad en los mercados, del mismo modo lo hacen los
productos con menor contenido de azúcar, sal, agentes preservantes, o sometidos a
procesos y tratamientos menos severos. A partir de estas tendencias, desde la
tecnología de los alimentos y desde la evaluación de riesgos alimentarios se aportan
herramientas para producir alimentos de alta calidad, seguros, y con mínimos riesgos
–idealmente sin riesgos- para la salud pública. Paralelamente estas cualidades surgen
como fuertes demandas del mercado actual.
Las denominadas crisis en la seguridad sanitaria (inocuidad) de los alimentos han
impactado fuertemente en los patrones de consumo y comercialización. En la Unión
Europea (UE), por ejemplo, luego de las crisis asociadas a los episodios de
encefalopatía espongiforme bovina (BSE por sus siglas en inglés: bovine spongiform
67
encephalopathy) de 1996 y 2000, los consumidores reaccionaron fuertemente,
disminuyendo significativamente la compra y el consumo de carne bovina. Se
documentaron
caídas
de
las
ventas
de
30%-40%
y
aún
superiores
y,
consecuentemente, se afectaron seriamente la producción, el procesamiento y la
comercialización de carne, no sólo en los países europeos sino también en los países
que exportan a ese bloque (las exportaciones de la UE después del brote epidémico
de Fiebre Aftosa en 2001 cayeron en más del 80%). Estas situaciones han impactado
profundamente en los ámbitos de la producción, la industria, en los organismos de
fiscalización y en las agendas de los centros de investigación respectivos.
Adicionalmente, los consumidores exigen, cada vez más, que se brinde “garantía”
sobre las características deseables de los productos. Es así que aparece la demanda
de los mercados por la trazabilidad e identidad preservada en las cadenas
agroalimentarias, así como la adecuada aplicación de reglamentos técnicos, normas y
sistemas de certificación de producto. Por lo tanto, los productores, elaboradores y
comercializadores de alimentos, perciben la necesidad de adecuarse a estos
requerimientos del mercado y, en sintonía con esas demandas, entienden que es
fundamental contar con herramientas técnicas y tecnologías que contribuyan a
satisfacer a esos requerimientos.
En este sentido, las acciones que se han tomado en tecnología de alimentos a nivel
mundial están dirigidas al diseño, mejora y diferenciación de productos, procesos y
servicios, con los esfuerzos concentrados en la mejora continua de la calidad, el
agregado de valor y el incremento de la capacidad técnica para aportar a la
innovación del sector. En consecuencia, los productos más valiosos serán aquellos
que incorporen o aumenten la participación de bienes o servicios de alto valor
agregado, o que incorporen un mayor porcentaje de trabajo calificado y de
conocimientos generados en forma local. Ese debería ser el objetivo del sistema
agroalimentario y agroindustrial, teniendo como marcode referencia el concepto de
calidad integral de los alimentos.
Las actividades científicas y técnicas dirigidas al agregado de valor se basan en tres
aspectos fundamentales:
68
• Calidad intrínseca
La obtención de agroalimentos con agregado de valor, capaces de comercializarse
adecuadamente en el mercado nacional e internacional, es una prioridad para el
desarrollo agroindustrial de un país y consecuentemente para la creación de más y
mejores fuentes de empleo. La cadena agroindustrial argentina -incluyendo
agroalimentos- representa más del 35% de los empleos, más del 45% del agregado
por la producción de bienes y más del 55% de las exportaciones del país. Para que
aquel objetivo sea alcanzado, es de fundamental relevancia la inocuidad alimentaria
(IA) en todas las etapas de la producción, procesamiento y comercialización de los
productos y servicios conexos asociados al sector agroalimentario.
El impacto económico de las Enfermedades Transmitidas por Alimentos (ETA) puede
ser
medido
por
los
perjuicios
económicos
que
ocasiona
al
productor/procesador/comercializador a través del retiro del producto del mercado
(recalls), la pérdida de la confianza asociada a la marca del producto con las
consecuente disminución en las ventas y también por los costos respectivos en el
sistema de salud. Por ejemplo, dentro de las ETA, aquella asociada a la enfermedad
producida por Escherichia coli O157:H7 tiene en Argentina costos de tratamiento
médicos estimados en U$S 2 millones/año, en tanto que en EE.UU. se han calculado
costos por U$S 405 millones/año. Por otro lado, informes de la Autoridad Europea en
Inocuidad Alimentaria (European Food Safety Authority, EFSA) que recopilan el
número de rechazos de alimentos importados a la UE, detectados a través de su
Sistema de Alerta Rápido para Alimentos y Piensos (RASFF, Rapid Alert System for
Food and Feed), han indicado la presencia de residuos de pesticidas, micotoxinas y
contaminantes microbiológicos en alimentos exportados desde nuestro país al
principal mercado importador de alimentos de Argentina. En estos casos los niveles
de contaminantes detectados superaban los límites tolerables por las normativas
respectivas y se indicaba que ponían potencialmente en riesgo la salud de la
población. Adicionalmente, la detección de residuos de nitrofuranos en miel en el año
2006 provocó el quebranto de miles de pequeños productores apícolas de Argentina
69
que no pudieron vender su producto o tuvieron que hacerlo a precios fuera de
mercado. La IA, como un componente fundamental de la calidad integral de un
alimento es sobresaliente en todo el SA desde la gran empresa a la Agricultura
Familiar (AF) -productor, procesador, comercializador, prestador de servicios- tanto
para los mercados de exportación, como los del consumo interno.
En esta línea se han identificado demandas y oportunidades de I+D a partir de
requerimientos de las cadenas, los servicios sanitarios de inocuidad y calidad
(fiscalización agroalimentaria) y los emanados del desarrollo de los territorios. Las
áreas identificadas son las que a continuación se describen.
o Estado de situación de los peligros para la IA6 en las cadenas agroalimentarias:
este punto requiere que en la producción primaria se releven y caractericen los
contaminantes biológicos determinantes de la inocuidad final de los alimentos y
se brinde información para evaluar cuali-cuantitativamente el grado de
contaminación presente en los diferentes pares peligro/cadena agroalimentaria.
El avance de esta área requiere del desarrollo y la aplicación de tecnologías y
metodologías rápidas, sensibles y económicas para grupos de contaminantes y
su posterior cuantificación.
6
Inocuidad/seguridad alimentaria: condición de los alimentos que resulta de una producción/elaboración,
un almacenamiento y una manipulación adecuada, de tal modo que no puedan producir daño a la salud
del consumidor, previniendo, por lo tanto, intoxicaciones o infecciones alimentarias y evitando o
minimizando los peligros químicos, físicos y biológicos, que pudieren haber estado asociados
(adaptado de Cliver, D., 1990). Sanidad: en el concepto amplio se entiende por la sanidad, calidad
(referida a “sano”) y nutrición de los alimentos. Conjunto de servicios y acciones profesionales para
preservar la salud pública e individual y garantizar al consumidor la ingestión de alimentos aptos con
los principios nutritivos adecuados a sus requerimientos fisiológicos. Calidad: es la condición en que
un alimento específico satisface los deseos del consumidor o de un conjunto de consumidores, y es el
carácter del alimento que concuerda con la especificación técnica prevista o implícita, y que responde
a los patrones de sanidad, nutricionales, de especie, tipificación, variedad y tipo de presentación y
conservación. No corresponde aplicar este término para determinar un nivel de calidad (extra, 1ra, etc.)
sino exclusivamente para la definición que se indica. Inocuidad: es la garantía de que un alimento no
causará daño al consumidor cuando el mismo sea preparado o ingerido de acuerdo con el uso a que
se destine. (SENASA, 2006).
70
o Situación y cambios en las prácticas agropecuarias y del procesamiento y sus
efectos sobre la IA. Se requiere información precisa acerca del efecto que los
cambios productivos y de proceso generan sobre la inocuidad final de los
alimentos (por ejemplo mayor almacenaje de cereales en silo bolsa y su efecto
sobre la producción de micotoxinas, mayor producción de carne a feedlot y su
impacto en la contaminación microbiológica de las carnes, aplicación de nuevas
tecnologías de procesamiento y su impacto sobre la inocuidad, ingreso de
nuevos agroquímicos para el control de plagas).
o Mitigación de situaciones de riesgo en IA. Información para trazar las vías por la
que se transmiten las contaminaciones a lo largo de una cadena
agroalimentaria. Metodologías para contribuir a la trazabilidad analítica del
producto. Alternativas tecnológicas de mitigación de los peligros desde la
producción primaria. Estudios de análisis y evaluación de riesgos en IA.
La calidad intrínseca incluye, además, el desarrollo de metodologías analíticas
innovadoras, así como la identificación de nuevos parámetros para evaluar calidad y
la identificación de atributos que permitan diferenciar alimentos. En ese sentido, el
estudio (identificación, aislamiento y cuantificación) de compuestos bioactivos –
sustancias que pueden dar “funcionalidad a un alimento”- le otorgarían características
diferenciales a los alimentos que los contienen y el consecuente agregado de valor.
Además, la bioactividad de un componente del alimento depende de parámetros tan
diversos como la concentración de todos los compuestos bioactivos presentes, la
interacción entre ellos y con la matriz del alimento, etc. Por tanto, es importante
encarar el estudio evaluando no solo la presencia y cantidad de estos compuestos
sino también su biodisponibilidad.
Por otra parte, dado que la fortificación de alimentos continue siendo una valiosa
estrategia para paliar las deficiencias nutricionales de importancia epidemiológica
nacional en grupos vulnerables, la aplicación de la tecnología de microencapsulado
71
sigue siendo una demanda de la industria alimentaria y, por su carácter de innovador,
requiere aún de modificaciones y adaptación.
La identificación en alimentos de genes expresados diferencialmente en respuesta a
determinadas situaciones constituye un enfoque novedoso, ya que permite la
manipulación genética para dar a los alimentos las características deseadas, y por
otro lado permite predecir el comportamiento y las implicancias de esta expresión
genética en los aspectos de calidad durante su comercialización. Un estudio
sistematizado de estos fenómenos será de gran importancia para el manejo de los
procesos de deterioro de la calidad.
• Los procesos de manufactura y preservación
A nivel industrial, las tecnologías más aplicadas en el procesamiento de alimentos
son las de naturaleza térmica (calentamiento, deshidratación, evaporación, cocción,
fritado, escaldado, esterilización fuera y dentro del envase, pasteurización,
congelación, refrigeración, etc.). Los tratamientos térmicos se basan en la
transferencia de energía calórica debido a la existencia de una diferencia de
temperatura (fuerza impulsora) entre el alimento y el medio calefactor/refrigerante.
Sin embargo, los procesos térmicos son costosos debido al consumo de energía
elevado y a los tiempos de proceso largos (en general los alimentos presentan
conductividades térmicas bajas). A su vez, la mayoría de los alimentos son sensibles
a los tratamientos térmicos, afectándose sus componentes, estructura, etc. Por esa
razón, desde la segunda mitad del siglo XX se han realizado esfuerzos por optimizar
las tecnologías de naturaleza térmica existentes y desarrollar nuevas tecnologías
(térmicas y no térmicas). Así, se desarrolló el tratamiento de alimentos a granel en
sistemas continuos (tratamientos alta temperatura-corto tiempo, en inglés HTST),
aplicando temperaturas en el rango 135-150ºC y tiempos muy cortos (<10 seg) y el
envasado aséptico consecutivo. También se optimizó el procesamiento térmico de
alimentos envasados, aplicando diferentes estrategias (rotación de envases, nuevos
72
envases, diseño de tratamientos considerando letalidades integradas y cook values,
tratamientos a temperatura variable de autoclave, etc.).
A su vez, en los últimos 25 años se han desarrollado las denominadas “tecnologías
emergentes”. El objetivo principal de estas tecnologías es mantener la calidad
sensorial y nutricional de los alimentos, mediante la reducción del tiempo total de
tratamiento y la disminución de la exposición de los alimentos a temperaturas
elevadas, garantizando la inocuidad de los mismos. Estas tecnologías permiten
obtener alimentos procesados con calidad sensorial y nutricional similar a los
alimentos frescos o recién cocidos. A su vez, buscan minimizar el impacto ambiental
de los procesos industriales mediante la disminución del consumo de energía y de
agua y la reducción de efluentes. Por otro lado, algunas de estas tecnologías se
aplican en el tratamiento de efluentes de la industria alimentaria para recuperar
componentes de interés comercial.
• La gestión de la calidad
Los actuales patrones de consumo, hacen que los consumidores exijan, entre otros,
alimentos con características específicas, de origen conocido, con garantías de los
datos consignados en el etiquetado nutricional y en relación con los atributos de valor
utilizados
en
su
diferenciación.
Consecuentemente,
la
organización
y
el
fortalecimiento de una Red de Laboratorios de Análisis de Calidad permitirá ampliar el
número de técnicas utilizadas, validarlas mediante el desarrollo de nuevos protocolos
como así también mejorar la calidad técnica de los alimentos mediante la
implementación de un sistema ajustado a las normas ISO 9000 e ISO 17025, la
capacitación continua de sus recursos humanos (RRHH) y la generación un ámbito de
discusión entre los profesionales de la Red. La calidad se obtiene por un proceso de
administración que se denomina Gestión de la Calidad, el cual conduce a la reducción
de costos y al aumento de la productividad, la competitividad y la calidad.
73
La calidad ha sido central en el funcionamiento de los mercados y aumentos de
competitividad. Los estándares de calidad han contribuido a minimizar las
heterogeneidades de la producción. En relación con el desarrollo de los sistemas de
calidad, es importante señalar que durante la segunda mitad del siglo pasado se
produjo una evolución gradual, desde la inspección hacia la gestión de la calidad,
para poder asegurar que los consumidores reciban productos que responden a lo
ofrecido y declarado por los elaboradores (Centro de Comercio Internacional, 2004).
A fin de describir conceptualmente esta evolución, debemos decir que en la
inspección, una o más características de un producto se examinan, miden o ensayan
y se comparan con especificaciones, para lograr la conformidad. Los productos que
no resultan conformes, se reprocesan, reclasifican, se aceptan con concesiones o se
rechazan. Esta situación muestra que el empleo de la inspección para mejorar la
calidad es lento, costoso e ineficaz. Por otra parte, en el Control de la Calidad (CC), se
controla el proceso mediante la retroalimentación de los motivos por la cuales se
obtiene un producto defectuoso. El CC incluye establecer especificaciones de los
parámetros que deben controlarse, los planes de control, los controles e
inspecciones, los diagnósticos y acciones definidas y el control sobre las variaciones
que se hayan corregido.
A su vez, el aseguramiento de la calidad, incluye la planificación y el seguimiento de
todo lo que tiene que ver con la calidad en la empresa. Incluye la definición de la
política y objetivos de la calidad, el desarrollo de un manual de calidad, la realización
de auditorías periódicas, la eliminación de la causa fundamental de los problemas
encontrados y los exámenes periódicos por la alta dirección. Finalmente, en la
gestión de la calidad se incluye además el enfoque al cliente y la introducción del
concepto de la mejora continua de los procesos, junto con otras actividades del
aseguramiento de la calidad.
Diversos sistemas y especialistas consideran que la calidad de los alimentos debe ser
construida a partir del punto de vista de los consumidores. Es el consumidor, en
definitiva, quien decide qué alimento comprar, además de cuándo, dónde y cómo
74
hacerlo. Por otra parte, como la producción de alimentos comprende una suma de
actividades, procesos y etapas, a lo largo de la cadena alimentaria –concepto de
cadena de valor- es relevante, entonces, tener en cuenta aquel enfoque para
comprender la importancia del papel de la calidad en las cadenas agroalimentarias.
Los principales factores que influyen en la decisión de compra por parte del
consumidor incluyen, por un lado, conceptos de calidad, valor y experiencia y por el
otro, los aspectos ligados a características del producto, motivos de compra y
dimensiones de la calidad. La decisión de compra se relaciona con la percepción de
calidad y valor. Entre estos se señalan, dos aspectos claves de la calidad: por un
lado, calidad como concepto de “realidad objetiva” que engloba “lo que el producto
posee” y, por el otro, calidad como concepto de “realidad subjetiva”, que incluye “lo
que el consumidor recibe u obtiene”. Adicionalmente, la calidad es habitualmente
evaluada por el consumidor en relación con el costo del producto, concepto afectado
a su vez por el precio. El contar con un producto de calidad superior es ampliamente
reconocido como la principal fuente de ventajas competitivas. Sin embargo, la
satisfacción del consumidor es determinada por la relación entre la calidad esperada
y la calidad experimentada. Por lo tanto, se espera que, un producto de alta calidad y
con un buen valor, resulte en un consumidor satisfecho que, a su vez, podrá repetir la
compra de ese producto.
La motivación del consumidor para comprar un alimento también ha sido relacionada
con las características del producto, motivos de compra y dimensiones de la calidad.
Las características –o atributos mesurables del producto-, son estudiadas
generalmente con herramientas aportadas por las ciencias duras (por ejemplo la
ciencia y tecnología de alimentos), en tanto que desde las ciencias blandas, como la
sociología y la mercadotecnia, se aportan bases para el estudio del comportamiento y
las actitudes del consumidor. Las características del producto incluyen sus atributos
y la manera en que son percibidos por el consumidor. Las características del
producto incluyen, por ejemplo, el color y aroma de una fruta o de un producto
cárnico; en tanto que los motivos de compra son identidades abstractas, por
75
ejemplo, la acción de disfrutar un sabor, o la satisfacción de alguna necesidad, que
motiva el accionar del comportamiento del consumidor.
Los especialistas, identifica tres categorías de dimensiones de la calidad: la
observada, donde la calidad puede ser evaluada al momento de la compra (por
ejemplo la apariencia); la experimentada, donde la calidad solamente puede ser
evaluada después de la compra (terneza de la carne, textura de una fruta, entre
otras); y la dimensión basada en la “creencia”, donde la calidad solamente puede ser
basada en la confianza (la seguridad de los alimentos, la producción orgánica, o la
condición basada en una característica o componente ligado a la protección de la
salud, la denominación de origen, o libre de OGM, o el grado en que una determinada
producción es amigable con el medio ambiente, o con el trato a los animales
productores de alimentos). En general, los alimentos son identificados y
seleccionados por el consumidor cada vez más, por esta última dimensión de la
calidad.
La calidad de un alimento es predominantemente caracterizada por la experiencia –es
decir después de la compra del producto y, de manera creciente en las últimas
décadas, por los aspectos relacionados con las creencias. Sobre la base de estas
premisas, puede decirse que para sus decisiones de compra, los consumidores
deben formar las denominadas “expectativas de compra”, que generalmente se
fundamentan en algún tipo de fuente de información y que se han dado en llamar
“indicios sobre la calidad”. Éstas, a su vez, son divididas en dos grupos: los “indicios
intrínsecos de la calidad” que comprenden las características físicas del producto (por
ejemplo, el sabor de una fruta, o la terneza de la carne son inferidos de los colores
respectivos del producto) y los “indicios extrínsecos de la calidad” que incluyen toda
la información restante, (como precio, marca, presentación, propaganda, etc.).
Es bien conocido que la satisfacción del consumidor por un producto y
consecuentemente la probabilidad que repita la compra, está dada por la relación
entre la “expectativa de la calidad” y la “calidad experimentada”. Diversos estudios
indican que la dimensión de la calidad experimentada –incluyendo los placeres
76
ligados a los sentidos y especialmente el sabor- es la más importante para
conformar, o no, las expectativas al momento del consumo del producto. Sin
embargo, otros atributos de calidad, algunos de los cuales parecieran que se
expanden en las tres dimensiones mencionadas, son cada vez más importantes.
Entre estos, se incluyen características medibles u observables a largo plazo tales
como los beneficios para la salud y el que los métodos de producción sean
sustentables y seguros y/o amigables con el medio ambiente.
La inocuidad de los alimentos, por otro lado, es una característica de calidad
fundamental que exige la implementación de normas en el ámbito nacional (Código
Alimentario Argentino) y del MERCOSUR para su aseguramiento. Las Buenas
Prácticas de Manufactura (BPM) y las Buenas Prácticas Agrícolas (BPA), entre otras,
son algunas de las herramientas básicas para la obtención de productos seguros para
el consumo humano. Por otra parte, además de la inocuidad, los consumidores
buscan características diferenciales en los productos agroalimentarios, entre las
cuales se encuentran aquellas ligadas al territorio donde son elaborados. Esta
herramienta está siendo utilizada en forma creciente para la promoción del desarrollo
de los espacios rurales. En el contexto de las negociaciones de la OMC se reconocen
dos sellos de calidad por el origen geográfico: la Indicación Geográfica Protegida
(IGP) y la Denominación de Origen Protegida (DOP). En el contexto del MERCOSUR
se reconoce una gran diversidad de situaciones, tanto en lo concerniente al grado de
avance en las legislaciones nacionales, respecto a estas herramientas de
diferenciación como así también en la configuración de las instituciones que regulan
su aplicación.
Muchos consumidores de los países desarrollados están conscientes que en el
mundo las riquezas están divididas de manera muy desigual, por lo que se ha
buscado algún tipo de certificación destinada a cerrar o, al menos, acortar la brecha
entre los productores de los países en vías de desarrollo y los consumidores de los
países desarrollados, sobre la base del entendimiento y respeto mutuos, y normas de
justicia. Las iniciativas con un sello de calidad del Comercio Equitativo o Comercio
Justo han agregado una nueva dimensión a esta experiencia. Particularmente, en los
77
alimentos denominados regionales o territoriales se ha propuesto que la calidad sea
abordada desde enfoques que integren la complejidad de sus múltiples dimensiones.
Estos enfoques privilegian como atributo el valor simbólico de los alimentos, que ha
sido
estudiado
considerando
la
calidad
como
una
construcción
social,
comprendiendo diversas matrices productivas y distintas condiciones ambientales
(Champredonde y Muchnik, 2010).
5.2. Producción más Limpia
El concepto de producción más limpia se refiere a “la aplicación continua de una
estrategia ambiental preventiva integrada a procesos, productos y servicios para
incrementar la eficiencia total y reducir los riesgos para el ser humano y el medio
ambiente”, según lo establece el Programa de las Naciones Unidas para el Medio
Ambiente (PNUMA).
El objetivo esencial de una industria es transformar la materia prima en un producto
comerciable. La generación de residuos y emisiones durante el proceso productivo
puede ser considerada como una pérdida del proceso y un mal aprovechamiento de
la materia prima empleada. Por lo tanto, representa un costo adicional del proceso
productivo. A su vez, la generación de residuos origina impactos económicos
importantes asociados a los costos de tratamiento y disposición final de éstos.
El enfoque tradicional con que se ha abordado el control de la contaminación,
considera como primera opción reducir los contaminantes después de que se hayan
generado por los procesos industriales, exigiendo la aplicación de tecnologías de
etapa final o "fin de tubo" (end of pipe), que muchas veces alcanzan costos elevados
obstaculizando la competitividad de las empresas, especialmente en el caso de las
PyME.
78
La Producción más Limpia, en cambio, invierte o reorienta la jerarquía de gestión de
los
contaminantes,
considerando
las
oportunidades
de
prevención
de
la
contaminación mediante:
• reducción de los residuos en el origen;
• reutilización y el reciclado;
• tratamiento o control de la contaminación;
•
disposición final.
En los procesos industriales este concepto involucra la reducción de la cantidad y
toxicidad de las emisiones y de los residuos antes que salgan del proceso y la
conservación de la materia prima y la energía. En el caso de los productos, la
producción más limpia contribuye a mitigar el impacto ambiental vinculado, por
ejemplo, a la utilización de materiales de envasado (películas, tapas, etc.) necesarios
para mejorar la estabilidad y asegurar la inocuidad de los productos durante su vida
útil. Este último concepto supone evaluar la nueva tecnología sobre la base de las
normas y estándares establecidos por la legislación ambiental.
Los principales recursos utilizados por la industria para el procesamiento de
alimentos son:
• agua: tradicionalmente la industria alimentaria ha sido usuario de una gran
cantidad de agua. Ésta se utiliza como ingrediente, como fuente de la limpieza
inicial e intermedia, como medio de transporte de materias primas altamente
eficiente y es el principal agente utilizado en la maquinaria de la planta y áreas de
desinfección. Aunque el uso del agua será siempre una parte de la industria de
procesamiento de alimentos, la práctica de “reducir su uso” se ha convertido en el
principal objetivo para la prevención de la contaminación.
79
• Materias primas: los recursos agrícolas abundantes y productivos, las condiciones
de clima favorables y las modernas tecnologías, son factores importantes para
proporcionar, a la industria alimentaria, una amplia variedad de materias primas de
alta calidad.
• Energía: en comparación con otras industrias, la industria de procesamiento de
alimentos no se considera de alto consumo energético. Las instalaciones, por lo
general, requieren de energía eléctrica que es suministrada por empresas de
servicios públicos locales para hacer funcionar la maquinaria responsable de la
elaboración de alimentos. En cambio, el uso de combustibles fósiles es bajo o
inexistente.
En general, los temas ambientales de vital importancia en relación a la aplicación de
tecnologías más limpias en la industria de los alimentos son:
• aguas residuales: los temas de mayor interés son la demanda bioquímica de
oxígeno (DBO), sólidos suspendidos totales (SST), la carga excesiva de nutrientes,
es decir, compuestos de nitrógeno y fósforo, los organismos patógenos y
residuos de cloro y niveles de plaguicidas.
• Residuos sólidos: la mayor preocupación son los residuos orgánicos y los
envases. Los residuos orgánicos, es decir, las cortezas, las semillas, la piel y los
huesos de las materias primas, son resultado de las operaciones de
procesamiento. Los residuos inorgánicos generalmente incluyen artículos de
embalaje (exceso), es decir, plástico, vidrio y metal. Los desechos orgánicos están
buscando un mercado cada vez mayor para la recuperación de componentes y
reventa y las empresas utilizan cada vez más productos biodegradables y
reciclables para el envasado. El exceso de embalaje se ha reducido y los
productos reciclables como aluminio, vidrio y polietileno de alta densidad (HDPE)
se están utilizando sólo cuando corresponde.
80
Cada segmento de la industria procesadora de alimentos genera residuos en
diferentes porcentajes respecto de la materia prima que ingresa al proceso. La
industrialización de productos frutihortícolas produce aguas residuales con alto
contenido de sólidos solubles o en suspensión (ácidos orgánicos, azúcares,
almidones, sales y residuos de plaguicidas). También esa industria produce residuos
sólidos, originados en los productos descartados (por daños o defectos físicos o
biológicos) o bien desechos provenientes de los procesos de separación (hojas,
tallos, cáscaras, etc.). Las etapas que producen residuos sólidos son las etapas de
selección, pelado, descorazonado y cortado. Por otra parte, las etapas de lavado,
escaldado, enfriado, pelado y cortado producen efluentes líquidos. En particular, la
etapa de escaldado puede generar altos volúmenes de efluentes líquidos con alta
demanda bioquímica de oxigeno (DBO) si se utilizan escaldadores que utilizan agua
en la etapa de calentamiento y/o enfriamiento. Los residuos sólidos se utilizan en la
producción de compost, en la producción de alimentos balanceados para mascotas o
en rellenos sanitarios.
En la industria cárnica, la faena de animales y despostada de carcasas genera
residuos constituidos por sangre, pelos, huesos, tripas, vísceras, grasa, que además
del problema ambiental, son fuentes de contaminación de microorganismos
patógenos como Salmonella spp y Shigella spp. Los efluentes de esta industria
pueden presentar valores altos de DBO y niveles considerables de cloro cuando los
tratamientos implican etapas de curado e incorporación de salmueras. Los residuos
pueden ser aprovechados para la obtención de subproductos debido a que los
mismos son ricos en nitrógeno y materia orgánica. En la industria láctea también se
generan residuos gaseosos (gases de calderas), polvos (leche y suero en polvo) y
sólidos (material de envasado, productos vencidos o defectuosos) y efluentes
líquidos. En relación a los efluentes líquidos, la lactosa es el principal aportante de
DBO y el lactosuero resultante de la elaboración de quesos puede alcanzar DBO del
orden de 40.000 a 50.000 mg/L.
La producción de azúcar genera contaminantes atmosféricos, como cenizas volátiles
(producto de la combustión del bagazo de caña), combustibles empleados en el
81
proceso, vapores de fermentación y de las unidades de sulfitación. El procesamiento
de aceites vegetales genera, fundamentalmente, contaminación a nivel de aguas
dada la alta concentración de materia orgánica.
Esta descripción evidencia la necesidad por parte de la industria, de extremar los
esfuerzos e incorporar estrategias para prevenir la contaminación, además de utilizar
tecnologías más limpias en las operaciones de procesado, logrando así la reducción
de desechos que impactan negativamente sobre el ambiente.
Las estrategias para la aplicación de tecnologías más limpias en la industria
alimentaria se orientan hacia las siguientes acciones.
• Un cambio en los insumos utilizados: la sustitución o reemplazo parcial de
compuestos químicos por ingredientes de origen natural se asocia con el
concepto de producción más limpia en el proceso de producción de alimentos.
Ejemplo de estas aplicaciones son la utilización de extractos naturales, sustancias
natural-idénticos, pigmentos y colorantes de origen vegetal que emplean vehículos
acuosos en lugar de oleosos o a base de alcoholes pesados. A su vez, los
materiales de envasado (películas, bolsas, tapas) constituyen uno de los grupos de
insumos que más compromete el medio ambiente.
En este sentido, los biotecnólogos han focalizado su atención sobre productos
clásicos de la industria química como los plásticos. Los plásticos convencionales
representan un problema ambiental desde el momento en que son obtenidos a
partir de combustibles fósiles y no son biodegradables. Por esto, la búsqueda se
ha orientado al desarrollo de plásticos biodegradables a partir de materias primas
renovables, derivadas de plantas y bacterias (plásticos a partir de almidón,
bacterias o plantas modificadas genéticamente). Además, son cada vez mayores
los esfuerzos por establecer programas de reciclado pos consumo de envases de
alimentos y bebidas.
82
Existe una tendencia a la producción de envases de mayor tamaño, orientados a
usos especiales o familias numerosas. Sin embargo, el concepto actual de envase
sustentable va mas allá del producido con materias primas de fuentes renovables
o envases reciclables. El desarrollo de nuevos envases también debe incorporar
las dimensiones económica (influencia del costo del envase en el producto) y
social (interés de los consumidores por efecto sobre el cambio climático, huella de
carbono, etc.) de la sostenibilidad.
• Cambios de los procesos tecnológicos: la utilización de nuevas tecnologías en las
líneas de proceso de materias primas y productos agroalimentarios permite la
reducción del consumo de energía y de agua y la disminución de residuos,
efluentes y emisiones. A continuación se presentan algunas tecnologías nuevas y
sus posibles aplicaciones.
o Tecnologías de membranas: permiten una separación selectiva de uno o
más componentes de un líquido, a través de una membrana y sin cambio de
fase. La fuerza impulsora de la separación es el gradiente de presión
hidráulica. El proceso puede ser realizado en forma continua y totalmente
automatizado.
Las membranas se clasifican en función de su valor de cut-off, el cual se
refiere al peso molecular de la molécula más pequeña que puede ser
retenida por la membrana. Entre estas tecnologías se encuentran la
microfiltración (MF), la ultrafiltración (UF), la nanofiltración (NF), la ósmosis
inversa (OI) y la electrodiálisis (ED). Entre ellas, el proceso UF es el que
mayor aplicación ha encontrado en la industria alimentaria, seguido por MF,
OI y NF. Excepto la tecnología de OI, la cual consiste esencialmente en un
proceso difusivo, los otros procesos de separación con membranas son
principalmente métodos para el fraccionamiento o concentración de
alimentos líquidos, en los cuales los componentes son separados de
acuerdo a su peso molecular.
83
Esta
tecnología
consume
menos
energía
que
las
de
separación
convencional. Presenta mayor eficiencia de separación y permite obtener
productos de mayor calidad. A su vez, es una herramienta valiosa para
aplicar estrategias de producción más limpia. En este sentido, se puede
utilizar MF y UF en la clarificación y desinfección de aguas residuales,
tratamiento de agua mediante OI, para su uso en torres de enfriamiento,
condensadores, intercambiadores de calor y agua para calderas. En la
industria láctea se aplica UF en la extracción y concentración de proteínas
del suero y en la producción de fermentos lácticos con la eliminación de los
inhibidores del crecimiento celular y concentración de la biomasa hasta los
niveles del producto comercial.
En la industria cárnica se utiliza la tecnología de membranas para la
preconcentración del suero sanguíneo, en la concentración de proteína para
producción de gelatinas, en la concentración-recuperación de proteínas de la
salmuera residual del curado de carnes y pescados, entre otras. En el
procesamiento de productos frutihortícolas la tecnología de membranas es
utilizada en la recuperación de proteínas vegetales y de productos y
subproductos de aguas de lavado (azúcares, aceites esenciales, proteínas).
La aplicación en la industria azucarera fue la primera utilización de esta
tecnología en alimentos y se emplea en la desmineralización de melazas y en
la recuperación de azúcar de las aguas de lavado antes de la etapa de
evaporación-concentración. Finalmente, en el procesamiento de aceites y
grasas se aplica en la recuperación de aceites de disolventes y de aguas de
lavado.
o Extracción con fluidos supercríticos: esta tecnología utiliza fluidos en
condiciones supercríticas, es decir a temperatura-presión superior al punto
crítico, en las que los fluidos en estado gaseoso presentan propiedades de
solvatación, alto coeficiente de partición y baja viscosidad. En el campo de
los alimentos, esta tecnología se ha utilizado en la extracción de aceites
esenciales, tratamiento de residuos sólidos y líquidos y control de
84
reacciones enzimáticas, entre otros. El uso de esta tecnología impacta en el
medio ambiente debido a que evita el uso de solventes orgánicos y ofrece la
posibilidad de emplear inmediatamente la torta de extracción sin necesidad
de hacer tratamientos de purificación adicionales ni desecharla como
residuo.
o Campos eléctricos pulsados: la tecnología basada en campos eléctricos
pulsados de alta intensidad (sigla en inglés PEF: Pulsed Electric Field) es un
método de naturaleza no térmica cuya aplicación principal es la
pasteurización fría de alimentos líquidos o semilíquidos. Un estudio detallado
respecto al impacto ambiental del proceso completo de producción de jugo
de zanahoria, demostró que la etapa de pasteurización fría por PEF o APH en
términos de energía y emisión de CO2, resultan despreciables en relación a
los parámetros correspondientes a la producción/reciclado o incineración del
packaging (botellas de polietileno de alta densidad). Otras aplicaciones de la
tecnología PEF que se evaluaron en los últimos años son la extracción y la
infusión asistida de solutos en tejidos biológicos y la descontaminación de
aguas residuales de la industria alimentaria. En relación a esta última
aplicación, cabe señalar que en 2006 se ha instalado en Arizona, una planta
industrial para el tratamiento de aguas residuales, la cual continua hoy
operando.
o Procesos fotoquímicos: procesos directos como el tratamiento con radiación
ultravioleta (UV) o indirectos como radiación UV en presencia de
catalizadores como óxido de titanio o peróxido de hidrógeno se utilizan en el
tratamiento de aguas contaminadas con residuos de pesticidas. La
utilización de los sistemas indirectos mejora la eficiencia de la degradación
debido a que los procesos directos presentan velocidades de reacción muy
bajas. Otra tecnología correspondiente a este campo es la que se basa en la
aplicación de pulsos de luz de alta intensidad y corta duración. Su mayor
aplicación en el tratamiento de aguas se ha orientado fundamentalmente a la
desinfección, es decir a la inactivación de microorganismos patógenos. Sin
85
embargo, en los últimos años se ha evaluado su aplicación en el tratamiento
de aguas provenientes del lavado de productos frutihortícolas que pueden
estar contaminadas con residuos de pesticidas. En el tratamiento de aguas
con pesticidas organofosforados se observó una rápida degradación de los
compuestos, aunque se registraron diferencias entre los compuestos y el
tipo de sistema utilizados.
o Biotecnología: resulta de interés la utilización de enzimas en el tratamiento de
residuos o en la fabricación de los productos. Esta estrategia permite reducir la
utilización de tratamientos químicos costosos y contaminantes. En este
sentido, existen ejemplos de aplicación como la extracción de aceite de colza
mediante tecnología enzimática que es alternativa al uso de hexano como
solvente. La enzima utilizada es extraída de cepas de Aspergillus niger que
participa en el proceso de extracción y, al mismo tiempo, separa proteínas que
pueden emplearse como suplemento alimenticio para animales. Otras
aplicaciones son la utilización de efluentes ricos en nutrientes para producir
biomasa y la producción de enzimas extracelulares a partir de microorganismos
cultivados en esos sustratos (por ejemplo, proteasas, lipasas y amilasas
producidas a partir de Bacillus subtilis en efluentes del proceso de producción
de harina de mandioca). De esta manera, las tecnologías enzimáticas permiten
reemplazar o reducir la utilización de sustancias químicas agresivas con el
ambiente transformándolos en procesos más limpios y seguros.
o Biorremediación: consiste en la utilización de microorganismos, enzimas,
hongos o plantas capaces de degradar deshechos peligrosos a fin de remover
los contaminantes orgánicos (efluentes y residuos sólidos domésticos e
industriales, petróleo, pesticidas, etc.), inorgánicos (mercurio, plomo, cobre,
cianuros, etc.) y gaseosos (metanos, compuestos volátiles, etc.) del medio
ambiente. A partir de la modificación genética es posible incrementar su
capacidad de degradación de los contaminantes.
86
• Reciclaje, Recuperación
y Reutilización de Residuos: numerosas etapas del
procesamiento dentro del amplio engranaje productivo generan residuos
intermedios que pueden tratarse o recuperarse con bajos niveles de inversión para
luego reutilizarse. En algunos casos puede, incluso, derivarse una línea de
subproductos que minimice los volcados o la generación de residuos sólidos,
aumentando así los niveles de productividad de la empresa. En este sentido, es
vital definir los siguientes tres aspectos que dirigen esta estrategia.
o
Reciclaje: convertir un residuo en insumo o en un nuevo producto.
o
Reuso: utilizar un residuo, en un proceso, en el estado en el que se
encuentre.
o
Recuperación: aprovechar o extraer componentes útiles de un residuo.
A continuación se presentan algunos de los variados ejemplos asociados a esta
estrategia.

Procesamiento del suero en la industria láctea: es un producto que
generalmente se considera residuo y es vertido a los cuerpos de agua sin
ningún tratamiento previo. Dada su composición en proteínas, grasa y
carbohidratos (lactosa), es un sustrato ideal para aprovechar en procesos
fermentativos y para la obtención de otros productos, como por ejemplo
producción de etanol (por fermentación con la cepa Kluyveromyces fragilis),
procesos de desmineralización, hidrólisis de lactosa y producción de metano,
etc.

Aprovechamiento de los desechos del alcaucil: el 70% en peso de la flor del
alcaucil corresponde a las hojas externas o brácteas no destinadas al
consumo humano. Sin embargo, estos desechos son útiles para la
alimentación animal y están destinados a la elaboración de forrajes ensilados.
Por otra parte, la alcachofa contiene sustancias con aplicabilidad terapéutica
87
como cinarina, cinaropicrina, inulina, flavonoides y sales potásicas. Otro de los
aspectos interesantes de este vegetal es el gran contenido de ascorbato
peroxidasa (APX), PPO y POD, enzimas con una alta utilización biotecnológica.

Aceites obtenidos de la cáscara de cítricos: la industria de los cítricos genera
un residuo importante de cáscaras. Tradicionalmente, del albedo de la cáscara
se extrae pectina, empleada como gelificante en otras industrias. Las técnicas
de extracción de aceites esenciales de este residuo, además de ofrecer una
alternativa adicional de aprovechamiento del producto para fines comerciales,
disminuyen la carga de compuestos hidrófobos en las aguas residuales. Se
emplean técnicas de arrastre con vapor de agua, presión en frío, destilación al
vacío e incluso extracción supercrítica.

Biomasa resultante de la industria de oleaginosas: el empleo de la biomasa
obtenida de los residuos del procesamiento del aceite de palma como fuente
de energía, representa para esta industria una alternativa novedosa,
económica y limpia, como manejo de residuos.

Residuos de la industria pesquera: los residuos sólidos de la industria del
pescado
pueden
aprovecharse
para
la
elaboración
de
numerosos
subproductos ya que están constituidos por proteínas, lípidos, carbohidratos,
nitrógeno no proteico y minerales, entre otros. Por ejemplo puede obtenerse:
harina, aceites (ricos en ácidos grasos omega 3), ensilados e hidrolizados,
concentrados de proteínas, tejido conectivo, quitina y quitosano, insulina,
proteasas, entre otros.
5.3. Biotecnología
La irrupción de la biología molecular ha cambiando la forma de producir alimentos. La
biotecnología puede entenderse como el uso de un proceso biológico para resolver
problemas o transformar un producto con el fin de hacerlo más útil. En la actualidad
88
se dispone de una serie de herramientas tradicionales y modernas como el cultivo
celular, la bioquímica, la ingeniería genética y la genómica, todo reunido bajo el
concepto de “biotecnología”.
El nuevo conocimiento biológico tiene hoy un valor económico diferente, que puede
cambiar radicalmente la producción de bienes y servicios, por lo que se plantean
nuevos retos no sólo para la biología, sino para la economía y la sociedad toda. Sin
embargo, la sociedad en general se enfrenta al dilema de los Organismos
Genéticamente Modificados (OGM). Las principales líneas de acción en biotecnología
vegetal
han
incidido
básicamente
en
la
cadena
primaria
de
producción,
consecuentemente la percepción de su utilidad, por parte del consumidor, ha sido y
es escasa. Sin embargo, más recientemente, cierta líneas de acción como la
transformación de plantas para aumentar las propiedades nutritivas o incluso para
ejercer control sobre ciertas patologías, están modificando la percepción pública de
la biotecnología.
En el mundo existen hoy importantes restricciones legislativas para la aprobación de
nuevos OGM. Particularmente esto ocurre en la Unión Europea. La legislación
europea en materia de etiquetado, trazabilidad de OGM y nutrición, que entró en
vigor en 2004, es calificada de “complicada en el cumplimiento y de difícil control”
dada la falta de materiales de referencia para comprobar tanto la ausencia como la
presencia de OGM.
El importante esfuerzo realizado en el Proyecto Genoma Humano (finalizado en 2003)
ha permitido desarrollar importantes conocimientos científicos y tecnológicos, así
como cosechar el interés y la voluntad de la sociedad hacia la biotecnología, que
actualmente se está enfocando, además, hacia a otros sectores como el agrícolaganadero y la acuicultura.
Las principales tendencias mundiales de la aplicación de la biotecnología en general y
de la genómica en particular, en los distintos sectores han sido las siguientes.
89
• Incremento de la calidad de los productos, incluida la orientación de la producción
(alimentos) hacia la prevención y tratamiento de enfermedades.
• Incremento de la productividad y resistencia de las especies, variedades y razas,
tanto vegetales como animales, dotando de una mayor capacidad competitiva a
las explotaciones.
• Implantación de criterios de sostenibilidad en la gestión de las explotaciones,
limitando el consumo de insumos y el impacto sobre el medio ambiente e
incrementando la sanidad de las explotaciones.
• Control sobre la reproducción animal, dirigiendo la producción de la descendencia
por criterios económicos, industriales y comerciales.
• Mejora del control sanitario, con el objetivo de dar respuestas rápidas y eficaces a
las crisis alimentarias y la prevención de epizootias.
• Utilización de microorganismos, plantas y animales como biofábricas, la
conversión de bacterias, cultivos o animales de granja en fábricas para la
producción controlada y de costo bajo, por ejemplo materias primas.
• Generación de nuevas vías de eliminación y reutilización de residuos de la industria
de manera natural y controlada.
• Desarrollo de nuevas especies comestibles, para incrementar la oferta de
alimentos satisfaciendo la demanda del consumidor por nuevos productos.
• Potenciación del uso no alimentario de las tierras agrarias y explotaciones
ganaderas, generando productos para la industria.
Las herramientas biotecnológicas que se disponen para alcanzar estos objetivos,
son:
90
• la genómica y su aplicación a la explotación de la variabilidad natural: bajo el
nombre genérico de tecnologías genómicas o de aplicación al estudio del genoma,
se incluyen todas aquellas que estudian los distintos productos resultantes de la
expresión de los genes y que pueden ayudar a definir el estatus bioquímico de la
célula, tejido o ser vivo bajo estudio. Estos productos incluyen todos los pasos
subsiguientes en la expresión génica como RNAs, proteínas y metabolitos. Así, al
grupo de herramientas que estudian el conjunto de dichos productos se les
denomina transcriptómica, proteómica y metabolómica, respectivamente. La
estrategia de aplicación de las herramientas genómicas en biotecnología
agroindustrial se aproxima cada día más a aquella utilizada en los procedimientos
de descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos de la industria farmacéutica.
• La mejora genética de las producciones y selección asistida por marcadores: la
técnica de PCR se ha convertido en la herramienta esencial de la biología
molecular y juega un papel de liderazgo en prácticamente todas las técnicas que
se aplican al análisis y caracterización de genomas actuales. Una de sus
principales aplicaciones es la amplificación y posterior detección de secuencias de
ADN que caracterizan una especie o variedad. Dichas secuencias de ADN se
denominan marcadores moleculares y son altamente específicas, permitiendo
incluso la diferenciación entre individuos de una misma especie en base a su línea
germinal. La secuenciación de los genomas vegetales y animales ha abierto el
camino para realizar mapeos de genomas. En el futuro, parece razonable que se
puedan realizar análisis de alta resolución de la diversidad genética dentro de una
misma especie (mediante la re-secuenciación de los genes a partir de colecciones
de genotipos). Este esfuerzo generaría información genética suficiente para
permitir, por ejemplo, el estudio de asociaciones entre las características
agronómicas visibles y sus causas moleculares.
• El cultivo in vitro y la micropropagación: en el laboratorio y bajo condiciones in
vitro, se obtiene la multiplicación de especies vegetales (propagación de clones,
semillas artificiales, protoplasmas regenerativo, etc.). Al conjunto de técnicas que
permiten
esta
multiplicación
vegetativa
se
las
denomina
técnicas
de
91
micropropagación e incluyen, además, otras técnicas conocidas, como el cultivo
de tejidos y la embriogénesis somática o generación de un embrión a partir de una
célula vegetal adulta. El desarrollo de tecnologías para la mecanización y
automatización del proceso de micropropagación reducirá tiempos y costos. La
mecanización se aplicaría sobre procesos de cultivo y transferencia de material,
mientras que la automatización se relaciona con el cultivo líquido de tejidos y
células en biorreactores. En cuanto al reino animal, es importante señalar que
también es posible clonar, mediante técnicas de transferencia nuclear, individuos
altamente productivos. Otra importante área de desarrollo de la biotecnología
aplicada a la producción ganadera serán las tecnologías de sexado de esperma,
que aseguren la descendencia del género deseado.
• El desarrollo de nuevas variedades: en la historia evolutiva, las especies vegetales
han ido incorporando nuevos juegos de cromosomas, es decir, una mayor
dotación genética, que les han permitido adquirir herramientas moleculares para
adaptarse a un mayor número de hábitats y sobrevivir a condiciones climáticas
más adversas. La posibilidad de incorporar nuevos juegos de cromosomas es
explotada para la generación de nuevas especies y variedades. Una de las
principales preocupaciones de la industria semillera es el desarrollo de nuevas
variedades en menores tiempos y con una dotación genética estable, que limite la
aparición de variaciones o heterogeneidad en el genoma de los cultivos o animales
objeto de producción. En este sentido se han desarrollado programas para
producir líneas puras a partir de polen o de ovocitos, siendo estas líneas puras
utilizadas para el cultivo directo o para la obtención de híbridos.
• La transformación genética: la transformación genética de cultivos y animales es
una importante herramienta para mejorar la productividad y la calidad, así como
para adaptar las producciones a intereses industriales o del consumidor. En cuanto
al controvertido tema del impacto ambiental de los OGM, la mayoría de los
estudios
científicos
y
agronómicos
sostienen
que
los
cultivos,
sean
convencionales o transgénicos, tienen un impacto sobre el ambiente, siendo
importante avanzar en estudios de transformaciones que limiten la diseminación al
92
medio del gen insertado. Una de las líneas de trabajo más importantes sobre la
transformación de plantas y microorganismos de interés agronómico o industrial
es la modificación dirigida. Con ella, en lugar de introducir el gen de interés o
realizar mutaciones al azar, se intenta controlar el lugar exacto donde se hace la
inserción del gen o produce la mutación. En los próximos años es posible que se
desarrollen técnicas que permitan tanto la inserción específica de un gen en un
lugar del genoma, a través de la recombinación homóloga, como la extracción
específica de ciertos genes de interés. Es factible que en los próximos años se
cultiven plantas transformadas tanto a gusto del consumidor como de la industria,
incluyendo usos alimentarios y no alimentarios. En la actualidad se están llevando
a cabo estudios de costo-beneficio entre la producción de compuestos de interés
en fermentadores y la producción en plantas o animales. La temática de las biofabricas -cuya aplicación data de varios años- permitirá producir metabolitos y/o
proteínas de interés en tecnología de alimentos a partir de microorganismos,
plantas y animales transformados genéticamente, con el fin de generar alimentos
dirigidos a grupos poblacionales específicos.
• La sanidad animal y vegetal: en el procedimiento diagnóstico del estado sanitario
se ha incluido el denominado diagnóstico molecular, que involucra la identificación
de secuencias genéticas, ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico
(ADN/ARN), para determinar la existencia de patógenos o caracterizar el estado
sanitario de las producciones de manera confiable y rápida. Estas tecnologías se
están miniaturizando e integrando en dispositivos de fácil uso e incluso portátiles.
En profilaxis, existe toda una nueva generación de vacunas que en lugar de utilizar
extractos atenuados de patógenos (vivos o muertos) para producir una reacción
inmune, utilizan directamente las proteínas inmunizantes producidas por
recombinación genética (vacunas recombinantes) o bien utilizan directamente los
genes responsables de provocar una reacción inmune frente a una infección
(vacunas de ADN). Por su costo, en la actualidad se están solo desarrollando
vacunas para animales de compañía y para especies acuícolas. Sin embargo, es
previsible que todos los conocimientos desarrollados en genómica puedan
93
aplicarse para el desarrollo de nuevas vacunas y fitosanitarios que incidan sobre
las causas moleculares de los procesos infecciosos.
• El sector agroalimentario: cuando los sistemas de innovación demandan valor
agregado, diversificación y adecuación a los diferentes tipos de sistemas
productivos para responder a las demandas del mercado de alimentos, están
demandando la participación de la biotecnología, aun cuando el espectro
tecnológico para esa especialidad esté aun un poco más restringido. La
biotecnología en la industria de los alimentos comprende el uso de tecnologías
biológicas para la producción, transformación y preservación de alimentos, así
como para la producción de materias primas, aditivos y coadyuvantes. Su
aplicación es creciente también en los aspectos bioanalíticos, de aseguramiento
de la calidad y en el control de contaminantes en alimentos. Aplicaciones
relevantes, a nivel de empresas del MERCOSUR, incluyen organismos adicionados
a productos lácteos (leches saborizadas, yogures, fermentos y levaduras
recombinadas utilizadas en la elaboración de vinos, quesos) así como aditivos y
colorantes empleados en productos cárnicos y frutas desecadas. Encuestas
realizadas a cien empresas del sector agroalimentario de Argentina (granos,
aceites, harinas, panificación, lácteos, cárnicos, golosinas), revelaron que 46%
utilizan insumos derivados de la biotecnología, en tanto que una proporción menor
(8%) utilizan la tecnología en los procesos productivos. Una proporción destacada
de los encuestados (43%) manifestó que la producción de sus empresas se vería
beneficiada con el uso de innovaciones biotecnológicas en sus productos y
procesos.
Las primeras generaciones de alimentos modificados genéticamente, dirigida a los
consumidores y productores, están ya en producción hace varios países. Esta nueva
generación incluye a los alimentos funcionales, la unión de la nutrición y la
farmacéutica en la nutracéutica, la producción de sustancias de alto valor industrial, la
aparición de nuevas fibras naturales y la utilización de la biomasa para producción de
energía, entre otras aplicaciones. La genómica estructural abre nuevos campos de
desarrollo para las proteínas. El potencial impacto de predecir la conformación de una
94
proteína, su capacidad biológica y las posibilidades de la ingeniería para un
determinado proceso, generan posibilidades enormes para la medicina y los
agroalimentos.
En el sector agroalimentario, la biotecnología ha aplicado las herramientas y técnicas
basadas en métodos moleculares y genómicos con el fin de mejorar la alimentación,
la nutrición, la salud y el bienestar. Esto ha ofrecido la posibilidad de una mayor
eficiencia para los productores y procesadores, así como beneficios adicionales para
los consumidores.
En los alimentos, la biotecnología podría permitir el uso mejor y más eficiente de las
materias primas y productos derivados, a través de enzimas mejoradas o nuevas, y
de microorganismos optimizados para la fermentación. Esta herramienta científica
también puede contribuir a mejorar la inocuidad alimentaria y a asegurar la
trazabilidad en toda la cadena alimentaria. Buscando introducirnos en la microbiología
de alimentos y caracterización de organismos patógenos y alteradores mediante el
uso de herramienta biotecnológicas, se puede indicar que los datos recogidos hasta
la fecha en relación a las bacterias patógenas ya han proporcionado información
relevante. Así, casi la mitad de los marcos de lectura abiertos (ORF) secuenciados no
poseen ninguna función conocida, sugiriendo que es necesario comenzar a entender
cómo estas bacterias que sobreviven y reaccionan a su entorno. A partir de la
comparación entre secuencias completas de bacterias, se produjo la transmisión
horizontal del material genético en
mayor proporción de la que se pensaba
previamente. La transmisión horizontal de genes rápidamente puede transformar una
bacteria comensal en un patógeno potencial, a través de la puesta en común de un
gran número de genes de virulencia relacionados (islas de patogenicidad), o de genes
que codifican para la resistencia a antibióticos.
Otra área muy interesante para abordar con la genómica, como fuerza impulsora, se
relaciona con la comprensión de la expresión global del genoma
bacteriano, en
función de la variación de las condiciones ambientales donde se desarrolla. Esto ha
permitido estudiar y caracterizar condiciones relevantes para la ecología microbiana
95
de los alimentos. Para este fin se han desarrollado y aplicado los denominados
“microarrays” o "chips" de oligonucleótidos de ADN que permiten obtener los "perfiles
de expresión", es decir, el estudio de los ARN mensajeros. Los microarrays pueden
colaborar en desentrañar la función, aun desconocida, de numerosos genes. Con el
uso de microarrays de ADN, se pueden analizar los perfiles de transcripción del
genoma de prácticamente cualquier microorganismo de interés. Por ejemplo, se han
utilizado biochips de ADN para asignar más de 100 genes y sus perfiles de expresión
en organismos tales como Haemophilus influenzae y Streptococcus pneumoniae. Se
pueden establecer también qué genes fueron activados o desactivados en
condiciones
ambientales
diferentes.
La
tecnología
de
microarrays
ofrece
oportunidades sin precedentes, particularmente para los métodos de diagnóstico y
detección: se utilizan para desarrollar sistemas rápidos de identificación de bacterias
patógenas y alteradoras, que permiten realizar análisis de mutaciones e investigar la
interacción proteína-ADN.
Los métodos de caracterización molecular pueden identificar los diferentes clones
(organismos genéticamente idénticos que descienden de un ancestro común) a nivel
de especie bacteriana. Estas técnicas moleculares se utilizan para caracterizar
físicamente las bacterias en base a su composición del ADN (genotipo) o en la
producción de proteínas, ácidos grasos, hidratos de carbono, o de otros contenidos
bioquímicos (el fenotipo o “quimiotipo”).
Con la evolución de la biotecnología, muchos procesos complejos ya han sido
automatizados y miniaturizados y vinculados a equipos de control que guían las
operaciones, incluyendo el análisis de datos. Como las tecnologías se han expandido,
se está ahora en condiciones de generar datos más oportunos en una unidad de
menor costo. De particular interés para aquellos involucrados en el análisis
bioquímico de los microorganismos son los procedimientos que han sido adaptados
o que no son susceptibles de realizarse por otras técnicas, ya que ofrecen los análisis
de manera rápida y económica. Enormes bibliotecas con bases de datos informáticas
(bioinformáticas) están disponibles para ayudar al reconocimiento de patrones para la
detección e identificación de microorganismos, basados en el análisis de células
96
enteras, elementos genéticos, o químicos derivados. Los métodos automatizados
están ahora disponibles para la detección, identificación y tipificación de los
componentes biológicos o cambios estructurales que ocurren debido a presiones o
influencias externas. Versiones de laboratorio de sofisticados dispositivos permiten
además, un mejor transporte y un uso eficiente del espacio de laboratorio.
Tanto en seguridad de los alimentos (inocuidad) como en calidad alimentaria estas
técnicas biotecnológicas permiten:
• la detección rápida y sencilla de contaminantes de origen microbiológico.
• La identificación del microorganismo generador de la contaminación a nivel de
especie.
• La localización del origen de la contaminación en la cadena de producción (control
de puntos críticos).
• La detección rápida y sencilla de especies microbianas de interés para las
características del alimento.
• El estudio de la resistencia bacteriana enfocada a través de la genómica.
La pirosecuenciación se ha insertado con fuerza en el sector de I+D en general, y de
aseguramiento de la calidad en el sector agroalimentario en particular. Se basa en la
síntesis de una cadena de ADN complementaria a la muestra problema. El proceso se
basa en una cascada enzimática que da lugar a la emisión de luz cada vez que un
nucleótido se incorpora a la cadena en síntesis. Las enzimas involucradas en el
proceso son ADN polimerasa, ATP sulfurilasa, Luciferasa y Apirasa. Acoplado al
proceso de gelificación, permite mantener estables los diversos componentes de una
reacción durante largos periodos de tiempo en las más variadas condiciones de
almacenamiento. Este procedimiento conjunto, mejora la calidad de los resultados de
la pirosecuenciación, perfeccionando la resolución de las secuencias en un 90%
97
respecto a métodos estándar y aumentando en un 35% la longitud de los fragmentos
a secuenciar. Esta tecnología se ha aplicado para la identificación de diferentes
organismos (E. coli, L. monocytogenes, S. aureus, Salmonella, Lactobacillus, B.
cereus, etc.) y grupos microbianos de interés (mesófilos, termófilos, aerobios,
anaerobios, Clostridium sulfito reductores, hongos y levaduras) en diferentes
matrices alimentarias.
Otro enfoque interesante para la utilización de la biotecnología, es la reducción de
emisiones de CO2. Esta demanda requiere la descarbonización de la agricultura que
se lleva a cabo a través de la utilización de materias primas diseñadas para reducir las
emisiones de CO2 de la ganadería, la conversión de CO2 en combustible metano (uso
de enzimas de diseño), el uso de residuos orgánicos para la síntesis de biogás
mediante digestión anaeróbica, el uso de algas para absorber el CO2, el desarrollo de
alimentos de larga duración para permitir el transporte bajo en carbono, y el reciclaje
de los residuos para producir fertilizantes no derivados del petróleo.
Una aplicación de gran impacto es la utilización de la biotecnología industrial, para:
•
la detección de nuevos biocatalizadores (enzimas) en la naturaleza: el aumento de
datos a partir de la secuencia genómica es una enorme reserva sin explotar que
pueden codificar para enzimas útiles. Los nuevos biocatalizadores resultantes de
los enfoques genómicos requieren enfoques computacionales complementarios
con el fin de identificar rápidamente las enzimas candidato.
•
El desarrollo de enzimas por ingeniería: alternativas a las tradicionales tecnologías
basadas en procesos químicos. Mejoramiento de la calidad ambiental por
reducción del consumo de energía y mayor biodegradabilidad. Obtención de
productos de alta calidad y mínima contaminación, dado que las enzimas son más
especificas, poseen menos reacciones secundarias y, consecuentemente, menor
formación de productos secundarios.
98
•
La estabilización e inmovilización de enzimas: es un proceso en el que se confina
o localiza a la enzima en una región definida del espacio, para dar lugar a formas
insolubles que retienen su actividad catalítica y que pueden ser reutilizadas
repetidamente. De forma más amplia puede decirse que es el proceso por el cual
se restringen, completa o parcialmente, los grados de libertad de movimiento de
enzimas, orgánulos, células, etc. por su unión a un soporte.
•
El desarrollo de plantas como biofábricas: contribuye a la sostenibilidad
ambiental, dado que el objetivo de la biofábrica sería hacer un uso directo de la
luz solar, CO2 inorgánico y nutrientes de bajo costo para la producción de
compuestos.
Por otro lado, las técnicas biotecnologías son poderosas herramientas que podrán
ser utilizadas para caracterizar y restringir la formación de biofilms bacterianos en la
producción e industrialización de alimentos. Los biofilms están formados por
comunidades de microorganismos que crecen embebidos en una matriz de
exopolisacáridos y se adhieren a una superficie inerte, un tejido vivo o un alimento.
En esencia, si hay bacterias presentes, cualquier superficie que combine abundante
humedad y nutrientes es susceptible de ser cubierta por la formación de biofilms. En
la industria alimentaria este desarrollo es relevante, no solamente por los aspectos
ligados a la vida útil del producto y a la salud pública, sino también por la toma de
muestras para los análisis microbiológicos y para los procedimientos de limpieza y
sanitización. Las diferentes bacterias que forman un biofilm son capaces de
comunicarse entre ellas mediante el mecanismo de señales entre células conocido
como “quorum sensing -QS”, coordinando así la formación del biofilm. El biofilm les
permite a las bacterias sobrevivir en escenarios impredecibles y bajo condiciones de
stress, tales como cambios de temperatura, pH, secado, rayos ultravioletas, entre
otros.
Encuestas realizadas entre especialistas en ciencias biológicas acerca de las áreas de
la microbiología más influyentes en el nuevo milenio, han dado un amplio consenso
en dos temas: el análisis de los genomas bacterianos y el proceso de formación de
99
biofilms. No hay duda que la disponibilidad de la secuencia completa de numerosos
genomas microbianos ejerce un notable efecto sobre diversos campos de la
agricultura, la biología y la industria. El desarrollo de la genómica y de la proteómica
ha hecho posible que se puedan identificar los genes que se expresan de forma
diferente cuando las bacterias se hallan formando parte de biofilms. Esto, a su vez,
abre la posibilidad de identificar estrategias de control de los biofilms, mediante la
utilización de sustancias supresoras o de inactivación enzimática de las moléculas
que facilitan la comunicación entre las bacterias de la comunidad.
La utilización de herramientas biotecnológicas para la obtención de alimentos
funcionales es una de las más destacadas tendencias futuras, ya que puede aplicarse
para:
•
mejorar las propiedades saludables y funcionales de los aceites por cambios en el
perfil de ácidos grasos.
•
Mejorar la calidad (aumento de aminoácidos esenciales) y cantidad de proteínas
de las materias primas.
•
Modificar los carbohidratos mejorando sus propiedades funcionales. Por ejemplo
el almidón, modifica en los alimentos las propiedades de textura, solubilidad,
viscosidad, gelatinización, estabilidad del gel, transparencia. La inulina (fructano
utilizado como endulzante baja calorías, fuente de fibra dietaria y agente
espesante) puede utilizarse en biofábricas (papa).
•
Incrementar el contenido de vitaminas en plantas: beta carotenos y otros
carotenoides (canola, arroz dorado, papa, tomate), vitamina E (maíz, soja),
vitamina C (cereales y granos, frutillas), ácido Fólico (tomates), antioxidantes
(papas, tomate, berenjena).
•
Incrementar la disponibilidad de minerales traza (fierro, zinc, selenio: Fe, Zn, Se).
100
•
Identificar fitonutrientes y compuestos nuevos (isoflavonas, fitoesteroles y
fitoestenoles, probióticos, etc.).
•
Reducir sustancias antinutricionales (ácido fítico, inhibidor de tripsina, lectinas,
saponinas, cianógenos, micotoxinas, etc.).
•
Reducir alérgenos en alimentos por identificación de proteínas alergénicas en los
8 principales alimentos (leche, huevos, pescados, crustáceos, trigo, maní, nueces
de árbol y soja) considerados alergénicos.
•
Misceláneos: cerveza (regula el flavor) y vino (aumenta los antioxidantes),
producción de café descafeinado.
Finalmente y en un aspecto más relacionado con la química de los alimentos, la
biotecnología podría ser utilizada para reemplazar la síntesis química por
microorganismos capaces de realizar la secuencia de reacciones necesarias entre el
sustrato y el producto final. De esta manera, la fermentación podría ser utilizada con
frecuencia en procesos de producción farmacéutica, agroquímica, de aditivos
alimentarios, aminoácidos, vitaminas y enzimas.
Por otro lado, un concepto que se ha instalado en el sector científico-tecnológico es
el de la nutrigenómica. La dieta representa uno de los factores externos claves a los
cuales se ven expuestos los genes. Por una parte, la expresión genética resulta en
proteínas que gobiernan las vías bioquímicas y por lo tanto la existencia humana. Los
nutrientes, por su lado, gobiernan la concentración de diferentes proteínas en
distintos órganos, funcionando como reguladores de la transcripción y traducción
genética, en el procesamiento del ARN nuclear, en la estabilidad del ARN mensajero
y
en
su
degradación.
Asimismo,
los
factores
genéticos
pueden
conferir
susceptibilidad o resistencia a una enfermedad y pueden determinar la severidad o
progresión de la misma. Muchas enfermedades comunes no son causadas por
variación dentro de un solo gen sino que son causadas por complejas interacciones
entre múltiples genes.
101
El campo de estudio que se ha dado en llamar Genómica Nutricional o Nutrigenómica
explica cómo los genes y los productos derivados de ellos, interactúan con los
químicos dietarios para modificar el fenotipo e inversa y cómo los genes y sus
productos metabolizan los nutrientes a través de las células. Es un enfoque
multidisciplinario para investigar el efecto de la dieta y de las variaciones genéticas
individuales, como factores de riesgo respecto de enfermedades crónicas. Esta
nueva tecnología permitirá evaluar y prescribir una dieta y un estilo de vida adecuado
para individuos con una composición genética única. Esto seguramente provocará un
cambio de paradigma de un enfoque de mercado masivo a uno más personalizado e
individualizado. Este enfoque requiere de un trabajo multidisciplinario donde converja
el conocimiento aportado por varias ciencias y tecnologías. Aún a nivel internacional,
se requiere todavía un importante periodo de investigación.
5.4. Nanotecnología
La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación
de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control, como también, la
explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. El campo de
esta ciencia utiliza estructuras en la escala de los 1-100 nanómetros. Cuando se
manipula la materia a una escala tan minúscula de átomos y moléculas, se es capaz
de manifestar fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los
científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas
novedosos y poco costosos con propiedades únicas. La nanotecnología promete
soluciones vanguardistas y más eficientes para los problemas ambientales, así como
muchos otros que enfrenta la humanidad.
Mientras la nanotecnología está en una etapa que podría calificarse de precompetitiva con aplicaciones limitadas en la práctica, las nanopartículas en cambio,
se están utilizando en un buen número de industrias para usos electrónicos,
magnéticos
y
opto-electrónicos,
biomédicos,
farmacéuticos,
cosméticos,
energéticos, catalíticos y en ciencia de los materiales.
102
A manera de ejemplo se pueden citar algunos de los adelantos recientes
relacionados con estas disciplinas, particularmente en las áreas donde más han
avanzado.
• La nanotecnología y la medicina.
o Los principales desafíos en el área de la salud están relacionados con el
nanodiagnóstico, las aplicaciones en medicina regenerativa (implantes, terapia
celular, ingeniería celular), la nanobiotecnología aplicada a la administración de
fármacos, y la secuenciación genética.
o Diseño de nanopartículas que se introducen en las moléculas causantes de la
supresión del sistema inmune para inhibirlas.
o Nueva generación de biosensores y técnicas de imagen que facilitan el
diagnóstico de enfermedades.
o Diseño de biomateriales que tienen en su interior estructuras nanométricas que
contribuyen a la fabricación de tejidos artificiales para sustituir tejidos naturales
dañados.
o Desarrollo de un sistema basado en nano-imanes para purificar la sangre,
liberándola de agentes patógenos, otorgando enormes ventajas al proceso
actual de diálisis.
o Desarrollo de nanopartículas sensibles a la glucosa, que se inyectan debajo de
la piel y miden en forma continua el nivel de glucemia.
o Tratamiento de enfermedades degenerativas como el Alzheimer, el SIDA, las
enfermedades cardiovasculares, etc.
103
o Desarrollo de nanosensores de ADN para la detección de enfermedades, que
identifican si un transcriptoma es normal o patológico en forma preventiva.
o Desarrollo de sistemas de diagnóstico no invasivos para la monitorización de
trombos o hemorragias, y de sistemas de diagnóstico y tratamiento de
apoplejías y embolias. Sistemas de suministro de anticoagulantes o factores de
coagulación.
• La nanotecnología, la electrónica y la física. En esta área del conocimiento los
desarrollos han sido numerosos y muy exitosos:
o sistemas de detección de explosivos o generadores de energía a partir del
sonido.
o Generación de electricidad mediante la utilización de nanotubos de carbono
recubiertos de combustible que producen calor por descomposición.
o Nuevas pantallas de televisión basadas en el uso de nanocompuestos.
o Visualización de mapas en tres dimensiones.
o Producción de vehículos más limpios, seguros y con un costo menor utilizando
nanomateriales.
o Desarrollo de sensores de tacto artificiales que imitan la funcionalidad de los
dedos humanos con el fin de perfeccionar el funcionamiento de los robots
actuales.
o Modificación superficial, desarrollo de capas y recubrimientos con tecnologías
limpias. Capas nano- estructuradas.
104
o Desarrollo de nanomateriales y nanocompuestos que permiten mejorar las
propiedades de los materiales en reemplazo de materiales convencionales
utilizados para prótesis neurológicas cuyo rendimiento se deteriora con el
tiempo y reaccionan a cambios del entorno.
o La nanotecnología y la física cuántica están íntimamente unidas. La criptografía
cuántica con la que se busca garantizar el secreto de las comunicaciones, o la
teleportación que pretende transmitir las propiedades de un objeto a otro, son
una muestra de las aplicaciones de la física cuántica, y en ellas como en
muchas otras la nanotecnología es indispensable.
• La
nanotecnología
y
el
ambiente.
Estas
aplicaciones
se
relacionan
fundamentalmente con la producción agrícola; el tratamiento y remediación de
aguas; la remediación de la contaminación atmosférica, y la detección y el control
de plagas.
En contraste, la aplicación de la nanotecnología en la industria alimentaria es
bastante más limitada. Sin embargo, ciertos descubrimientos nanotecnológicos
han comenzado a impactar en la industria de los alimentos y otras industrias
asociadas que afectan aspectos importantes que van desde la inocuidad
alimentaria hasta la síntesis de nuevos alimentos e ingredientes.
• La nanotecnología y la alimentación en el mundo. La nanotecnología va a permitir
que se puedan consumir alimentos más saludables, resistentes y de mayor vida
útil. Sin embargo, todo lo nuevo es observado con cierto escepticismo y pueden
existir razones; recientemente la Comisión Europea ha estudiado, junto a los
científicos, la posibilidad de regular todas aquellas aplicaciones nanotecnológicas
relacionadas con la alimentación.
Distintas organizaciones, que velan por los intereses de los consumidores,
solicitan que este campo se regule y se aumente la prudencia con respecto a los
materiales nanotecnológicos, planteando la necesidad de conocer cómo pueden
105
afectar estas nuevas aplicaciones el organismo humano y el medio ambiente. En
este sentido, la FSA (Food Standard Agency-UK) ha iniciado dos proyectos: el
primero orientado a estudiar las posibles vías de ingreso de los nanomateriales al
cuerpo humano y cómo se metabolizarían una vez ingresados. El segundo
proyecto se orienta
a la caracterización, detección y cuantificación de
nanopartículas en alimentos.
Las leyes de seguridad, los métodos de pruebas de seguridad y los
procedimientos en salud laboral no son suficientes para medir la exposición y
evaluar los riesgos de los nanoalimentos, nanoenvases y productos químicos
nanoformulados. No hay aún una exacta comprensión de la interacción de las
nanopartículas con las células vivas y las implicaciones para la industria y los
consumidores. Tampoco son claros los reglamentos que rigen la evolución de los
nanomateriales, los sistemas que verifican la seguridad, el destino y disposición
vía la remediación. Son necesarios estudios experimentales y pruebas de
investigación para generar datos de peligro y exposición, necesarios para las
evaluaciones de riesgos en respuesta a la preocupación sobre los posibles efectos
tóxicos producto de la exposición a las nanopartículas.
En resumen, los avances científicos deben ser supervisados meticulosamente y se
hace necesario aplicar una legislación que regule la aplicación de materiales
nanotecnológicos en la industria alimentaria, informar además a través del
etiquetado aquellos alimentos que han sido desarrollados con métodos o
compuestos nanotecnológicos y permitir que los consumidores decidan al
momento de seleccionar el producto.
La utilización actual de la nanotecnología en el procesamiento de alimentos se
centra principalmente en desarrollar nuevos envases, alterar algunas propiedades
de los alimentos, y en darle funcionalidad a los alimentos. Ejemplos de la
nanotecnología como una herramienta para el logro de nuevos avances en la
industria alimentaria son los siguientes:
106
• Materia primas. Las propiedades funcionales de muchas materias primas, así
como el eficaz procesamiento de los alimentos, se deben al uso de
nanoestructuras como celulosa o almidón, que controlan procesos como la
gelatinización y afectan al valor nutricional de los alimentos. También las
nanoestructuras que se incluyen en las interfases de aceite-agua o aire-agua
determinan la estabilidad de las espumas y emulsiones alimentarias. Un mayor
conocimiento de la naturaleza de las nanoestructuras presentes en los alimentos
permitirá mejorar los criterios de selección de las materias primas y la calidad e
inocuidad de los productos alimenticios.
• Complementos de alimentos. La estrategia general consiste en poner a punto
nanotransportadores
o
nanomateriales
para
mejorar
la
absorción
y
biodisponibilidad de sustancias nutritivas incorporadas, como vitaminas, nutrientes
y minerales. La encapsulación y los sistemas de distribución transportan, protegen
y distribuyen los ingredientes de los alimentos funcionales a su sitio de acción
específico. Este enfoque es aún incipiente y se espera que a futuro se logren
sistemas más avanzados y específicos.
• Materiales
de
contacto
con
los
alimentos.
En
la
actualidad,
algunos
nanocompuestos son ya utilizados como material de embalaje o de recubrimiento
para controlar la difusión de gases y prolongar el tiempo de conservación de
diversos productos. Cada vez se utilizan más compuestos basados en la
nanotecnología para elaborar materiales de contacto con los alimentos dotados de
propiedades antimicrobianas. Las actuales investigaciones sobre ese tipo de
superficies tienen por objeto conseguir sensores capaces de detectar la
contaminación bacteriana y reaccionar contra la misma. Se espera incrementar la
seguridad en la fabricación, procesamiento y transporte de productos alimenticios
a través de sensores para la detección de patógenos y contaminantes.
Ya se han comenzado a utilizar sistemas que integran la detección, localización,
presentación de informes, y el control remoto de los productos alimenticios y que
107
pueden aumentar la eficacia y seguridad en el tratamiento y transporte de
alimentos.
Un ejemplo de aplicación indirecta de la nanotecnología en la industria alimentaria
son los microprocesadores (chips) de silicio que se vienen fabricando desde hace
más de dos décadas. La creciente complejidad de estos dispositivos en materia
de tecnología del etiquetado, abrirá nuevas posibilidades de información en los
envases que serán capaces de ofrecer toda clase de datos sobre el alimento que
contienen.
Las aplicaciones de las nanociencias y la nanotecnología en la cadena
agroalimentaria van desde uso actual, como por ejemplo, las membranas,
antibacterianas, filtros, envases, al probable, como por ejemplo, sensores para
agentes patógenos y contaminantes, monitores ambientales, acoplados a
dispositivos de alarma, de teledetección y seguimiento y, finalmente, al menos
probable, como es la creación de cantidades ilimitadas de alimentos por síntesis.
Algunos analistas de mercado han indicado como las áreas más prometedoras la
de los envases inteligentes, la de conservantes y la de los alimentos interactivos.
Además, todos parecen coincidir en que el desarrollo de alimentos nuevos o
modificados molecularmente en sus estructuras es un campo muy prometedor.
Sin embargo, el uso real y uso potencial de la nanociencia y la nanotecnología en
el sector de alimentos, piensos, y plaguicidas, requieren aún mayores estudios
(EFSA, 2009).
En relación a las futuras tendencias de la nanotecnología en el sector alimentario,
es necesario tomar en cuenta que el procesamiento de alimentos es una industria
manufacturera multitecnológica que involucra una amplia variedad de materias
primas,
altos
requerimientos
de
seguridad,
y
procesos
tecnológicos
correctamente regulados. Consecuentemente, se pueden beneficiar de la
nanotecnología cuatro áreas principales en la producción de alimentos: el
desarrollo de nuevos materiales funcionales, el procesamiento en nanoescala, el
108
desarrollo de productos y los métodos y diseño de instrumentos para la inocuidad
alimentaria y la bioseguridad.
Aun cuando se percibe un gran número de potenciales aplicaciones de la
nanotecnología en la industria alimentaria, muchas pueden ser difíciles de adoptar
comercialmente porque son demasiado caras o poco prácticas para la aplicación a
escala industrial. Lo más probable es que la limitada aplicación de la
nanotecnología en la industria de la alimentación actual cambie a medida que las
tecnologías de nanofabricación sean más rentables.
Las potenciales tendencias en nanotecnología y alimentos estarían orientadas a:
• monitoreo de la calidad: el aseguramiento de la calidad en la industria alimentaria
y de los bioprocesos se plantea como de suma importancia porque los
consumidores demandan alimentos inocuos y sanos y los gobiernos imponen
estrictas normas para garantizar la seguridad (inocuidad) y la higiene de los
alimentos.
• Aseguramiento
de
la
calidad:
los
nanosensores
pueden
proporcionar
aseguramiento de la calidad mediante el rastreo y captura de datos de
microorganismos, toxinas y contaminantes a lo largo de la cadena de elaboración
de alimentos. Se estima una amplia implementación de nanosensores en el
envasado de alimentos a fin de controlar su calidad durante las diversas etapas del
proceso logístico, garantizando la calidad del producto hasta el momento del
consumo.
• Envasado de los alimentos: el propósito es aumentar la vida útil, evitar el deterioro,
el ingreso de bacterias, o la pérdida de nutrientes. Los polímeros nanocompuestos
son la clave para futuros avances en envases flexibles, inteligentes y activos. Estos
envases producidos por la nanotecnología serán capaces de autorepararse en
caso de rasgaduras o perforaciones, evitando así fugas o contaminaciones.
Tendrán también la capacidad de responder a cambios en las condiciones
109
ambientales como por ejemplo, temperatura y humedad. Los envases inteligentes
cobran importancia cuando sus contenidos se están deteriorando y alertan de ello
a los consumidores, mientras que el envase activo tiene la propiedad de despedir
conservantes (antimicrobianos), sabores, colores o suplementos nutricionales en
los alimentos cuando comienza a deteriorase.
• Recubrimiento de los alimentos: la nanotecnología puede proveer distintas
alternativas para crear nuevas películas laminadas o nanolaminas apropiadas para
el uso en la industria de los alimentos. Estos recubrimientos comestibles y
películas han comenzado a utilizarse en una amplia variedad de alimentos
incluyendo frutas, verduras, carnes, chocolate, dulces, productos de panadería y
papas fritas. Estas películas actúan como barreras para la humedad, lípidos y
gases. Alternativamente, podrían mejorar las propiedades de textura de los
alimentos o servir como transportadores de agentes funcionales, tales como
colorantes, saborizantes, antioxidantes, nutrientes y antibióticos.
• Almacenamiento de alimentos: la nanotecnología puede ofrecer absorbedores de
oxígeno para carne procesada en trozos, cerveza, bebidas, pastas cocidas y
bocadillos listos para consumir; hojas de absorción de la humedad para carne
fresca, aves y pescados; y bolsas removedoras de etileno para el envasado de
frutas y verduras.
• Uso de películas de envasado activo: para el control selectivo de la transmisión de
oxígeno, y enzimas que afectan el aroma. Es otro de los adelantos que avanzará
con el enfoque de la nanotecnología. La modificación de la superficie de
materiales a tamaño nanométrico mediante agentes de dispersión podrá actuar
como sustrato para la enzima oxidorreductasa. Actualmente se está investigando
la aplicación de nanomateriales conteniendo partículas de arcilla para retener el
CO2 dentro de los envases y extender la vida útil de las bebidas gasificadas.
• Desarrollo de los llamados envases verdes: se desarrollan en base a
nanocompuestos bio-degradables. Estos envases se preparan a partir de
110
biopolímeros naturales tales como el almidón y la proteína y tienen la ventaja de
proporcionar mejores propiedades organolépticas como el aspecto, olor y sabor.
Se pueden desarrollar nanofibras antimicrobianas naturales y de gran resistencia a
partir de quitina (polímero natural y principal componente de los caparazones de
bivalvos).
• La trazabilidad, seguimiento y protección de marcas: la nanotecnología puede
ayudar a las industrias suministrando autenticación, seguimiento y rastreo de un
producto alimentario para evitar la falsificación, prevenir la adulteración y el desvío
de productos destinados a un mercado específico. Esta ciencia les provee de
complejos nanocódigos de barra de carácter invisible conteniendo la información
del lote, pudiendo ser directamente encriptado en los productos alimenticios y/o el
embalaje.
• Encapsulación y distribución de compuestos: el sistema de nanoencapsulación
ofrece numerosas ventajas incluyendo la facilidad de manejo, una mayor
estabilidad, protección contra la oxidación, retención de ingredientes volátiles,
enmascaramiento del sabor, liberación controlada de la humedad, control del pH,
liberación
consecutiva
de
varios
ingredientes
activos,
cambios
en
las
características de sabor, percepción organoléptica duradera y biodisponibilidad
mejorada.
• Producción de nanomateriales a partir de plantas o microorganismos modificados
genéticamente y a partir de materiales de desecho como paja y otros materiales
celulósicos: ciertas nanopartículas biopoliméricas de rango nanómetrico se
pueden producir utilizando biopolímeros como las proteínas o polisacáridos. Los
ingredientes funcionales pueden ser encapsulados en estas nanopartículas que se
forman
y
liberan
en
respuesta
a
determinados
factores
ambientales
desencadenantes.
• Encapsulamiento y entrega de ingredientes funcionales polares, no polares, y/o
anfifílicos: utilizando coloides de asociación (micelas de surfactante, vesículas,
111
bicapas, micelas inversas, y cristales líquidos). Las principales ventajas de la
asociación de los sistemas coloidales son que se forman de manera espontánea,
son termodinámicamente favorables y suelen ser soluciones transparentes. Las
dimensiones de muchos coloides de asociación están en el rango de 5 a 100 nm.
• Uso de homogeneizadores de válvula de alta presión: permite generar emulsiones
con diámetros de gota de menos de 100-500 nm (nanoemulsiones). Ciertos
componentes de los alimentos funcionales pueden ser incorporados dentro de las
gotas, en la región interfacial, o en la fase continua, produciendo una
desaceleración de los procesos de degradación química debido a las propiedades
de la capa interfacial que las rodea.
• Liberación de nutracéuticos y compuestos bioactivos: los compuestos bioactivos,
son componentes nutricionales extra que, normalmente, se producen en
pequeñas cantidades en los alimentos. Ejemplos de ellos son el beta-caroteno de
las zanahorias, el licopeno del tomate, beta-glucano de la avena, ácido omega-3 de
aceite de salmón, ácido linoleico conjugado del queso, Lactobacillus del yogur e
isoflavonas de la soja. La
nanotecnología tiene un excelente potencial para
mejorar la eficiencia en la liberación de nutracéuticos y compuestos bioactivos de
los alimentos funcionales destinados a mejorar la salud humana. Se puede mejorar
la solubilidad y la biodisponibilidad, así como proteger la estabilidad de los
micronutrientes
y
compuestos
bioactivos
durante
el
procesamiento,
almacenamiento y distribución.
• Sistemas de encapsulamiento: las emulsiones múltiples nanoestructuradas
permiten crear sistemas de encapsulación novedosos con nuevas propiedades de
entrega. Los componentes de los alimentos funcionales pueden ser encapsulados
dentro de la fase acuosa interna, la fase de aceite, o la fase acuosa externa,
haciendo posible el desarrollo de un sistema de entrega único que contiene varios
componentes funcionales. Esta técnica también podría ser usada para separar dos
componentes de la fase acuosa, ya que podrían reaccionar negativamente entre si
estando presentes en la misma fase.
112
• Liberación de potenciadores del sabor, color o elementos nutritivos: los alimentos
interactivos permitirán a los consumidores modificarlos en función de sus propias
necesidades nutricionales o gustos. El concepto de “alimentos a demanda” se
basa en que miles de nanocápsulas que contienen potenciadores del sabor, color
o elementos nutritivos permanecen latentes en la comida y sólo serán liberadas
cuando son activados por el consumidor. Los alimentos funcionales capaces de
aportar una cantidad apropiada de calcio a los consumidores con osteoporosis o
alimentos con nanofiltros diseñados para retener las moléculas susceptibles de
provocar reacciones alérgicas son sin duda temas de innovación. A largo plazo los
nanosensores se podrían utilizar para detectar el perfil individual de una persona y
activar la emisión de las moléculas apropiadas personalizando el alimento según
sus gustos o necesidades.
• Control del tamaño y estructura de los alimentos: estos atributos afectan su
funcionalidad, proporcionando las propiedades de sabor, textura y estabilidad que
el consumidor desea. La nanotecnología tiene la capacidad de controlar el tamaño
y la estructura de los alimentos, ofreciendo alimentos más saludables (con menos
grasa, menos sal), con propiedades sensoriales deseables, ingredientes con
propiedades mejoradas y la potencial eliminación de determinados aditivos, sin
pérdida de la estabilidad, por ejemplo en las emulsiones y ayudas inteligentes para
eliminar los alérgenos en el procesamiento de alimentos. La reducción del tamaño
de las moléculas de los alimentos a cristales en nanoescala genera más partículas
y una superficie de área total mayor. Las partículas más pequeñas mejoran la
“untabilidad” y la estabilidad de los alimentos, permitiendo, por ejemplo desarrollar
productos saludables de bajo contenido en grasa.
• Utilización en los materiales de embalaje: estimaciones de mercado de las
aplicaciones nanotecnológicas actuales y de corto plazo sugieren que los
materiales de embalaje de alimentos ya representan la mayor parte de la fracción
del mercado global de nanoalimentos. Además, se ha estimado que los envases
derivados de la nanotecnología (incluidos los envases de alimentos), llegarán hasta
el 19% de la cuota de productos de la nanotecnología con aplicaciones en la
113
industria de bienes de consumo global en 2015 (EFSA, 2009). Un factor que
contribuye a esta rápida evolución comercial puede ser la posibilidad de corregir o
incorporar los nanomateriales presentes en los polímeros de plástico, de tal
manera que no haya una significativa exposición al consumidor.
• Evaluación de riesgos (ER): es un proceso científico donde se evalúa la
probabilidad de ocurrencia de los efectos nocivos para la salud humana/animal o el
ambiente. El paradigma tradicional para la ER se compone de cuatro etapas:
identificación del peligro, caracterización del peligro, evaluación de la exposición y
la evaluación de riesgos. El riesgo para la salud se define como la combinación de
la probabilidad de ocurrencia de efectos adversos para la salud y la gravedad de
ese daño. El paradigma tradicional de la ER es considerado un punto de partida
adecuado para hacer frente a los problemas de seguridad adicionales que puedan
surgir debido a las características de los nanomateriales incluyendo su aplicación
en los alimentos y el área de la alimentación.
En este análisis es importante considerar las características y propiedades especiales
de los nanomateriales, tales como la reactividad de superficie por el tamaño pequeño
y la capacidad de translocación a través de las membranas biológicas así como las
interacciones de los nanomateriales con la matriz que los rodea y los efectos
inesperados como resultado de esta interacción. Esto sugiere la necesidad de una
correcta
identificación
de
la
presencia
de
nanopartículas
-incluyendo
su
caracterización física- que se utilicen en el sector de alimentos y piensos. Por otra
parte, es esencial para el eventual futuro desarrollo de modelos predictivos de ER,
disponer de un detallado conocimiento de las propiedades y atributos físico-químicos
y toxicológicos de un número representativo de nanomateriales. En esta línea se hace
muy crítico plantear el desarrollo de técnicas para la identificación y caracterización
de nano partículas, (EFSA, 2011). En resumen, el éxito de la nanotecnología en la
industria de los alimentos y de los bioprocesos dependerá de la percepción de los
consumidores y de la aceptación social.
114
5.5. Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC)
A partir del cambio de paradigma tecno–económico introducido por la extraordinaria
explosión de las TIC, el conocimiento empieza a adquirir importancia para la actividad
económica. Es así que en la empresa se aborda la valorización del conocimiento
como todo aquello que es capaz de expresarse agregando valor a su producción. La
consecuencia más destacada de este fenómeno es la incorporación del conocimiento
como un insumo de alta relevancia para agregar valor a la producción de bienes y
servicios. Esto ha dado lugar a la Economía Basada en el Conocimiento (EBC) o a la
Sociedad del Conocimiento, en la cual la innovación tecnológica de productos y
procesos es el motor del desarrollo socio económico.
Cuando se habla de TIC en las cadenas agroalimentarias, se piensa en los diferentes
procesos que las recorren, algunos a lo largo de toda la cadena (trazabilidad,
sistemas de gestión, sistemas de logística, negocios on-line) y otros en determinados
segmentos (automatización en diferentes etapas como por ejemplo clasificación
automatizada de frutas en base a visión óptica), sistemas de monitoreo, control (local
o remoto) y alarmas en el almacenamiento, procesamiento y/o distribución.
Pero también se piensa en las redes de empresas, en clusters, en integración vertical
y horizontal, en ecosistemas de I+D+i, en integración público privada y en
participación en los mercados globales. Ninguno de estos aspectos puede siquiera
considerarse sin el análisis del papel de las TIC.
Hay tres fenómenos que caracterizarán los arreglos organizacionales de la industria
moderna: convergencia, descentralización y virtualidad7. El primero, tiene que ver no
sólo con la dinámica de las fusiones empresariales, sino con un ecosistema
tecnológico cada vez más intrincado donde la combinación de conocimientos muy
diversos proporciona ventajas competitivas de corto plazo. El segundo, parece
responder a una fuerza que se opone y complementa a la concentración y al
7
Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación (2008). Libro Blanco de la
Prospectiva TIC – Proyecto 2020, pág. 78.
115
paradigma tradicional de economía de escala. El tercero, permite la creación de
unidades de negocio, de I+D o de innovación, que trasciende las estructuras
formales, rígidas. Los tres aspectos se complementan y se basan en el uso intensivo
de la información y el conocimiento.
Dado que la diversidad de procesos agroindustriales es muy grande, incluso dentro
de una misma cadena y que las TIC constituyen, a su vez, un enorme conjunto de
tecnologías que van desde el hardware, las redes y los satélites, hasta los sistemas
de información, la inteligencia artificial y la robótica, sólo podemos hacer una amplia
aproximación a la temática y marcar algunas tendencias. Por otra parte la intersección
agro-industrial presenta problemáticas bien distintas según se haga foco en los
aspectos más primarios o más industriales de las cadenas; de manera que una
prospectiva de las TIC para la agroindustria deberá mirar también las tendencias en la
industria en general a mediano plazo.
En términos generales, la prospectiva internacional en TIC y las aplicaciones a las
cadenas de abastecimiento de alimento sugiere que para sostener una actividad
competitiva en los mercados globales se deberá gestionar más y mejor información a
lo largo de toda la cadena de valor (incluyendo ambos extremos: producción y
consumo), en lo posible en tiempo real, trazable y georeferenciada. La información
deberá estar disponible por distintos medios, especialmente en Internet y por
telefonía celular.
Desde el punto de vista de la intervención en las actividades, los procesos, que ya
tienden a la automatización (por razones de costos, seguridad, calidad y
disponibilidad de mano de obra), requerirán mejores sensores (de todo tipo), más
capacidad de manejo integrado de altos volúmenes de datos, mejor capacidad de
toma de decisiones (humana y asistida) y mejores métodos de acción/re-acción y
control. Todo esto implicará intensificar el desarrollo de la mecatrónica, la optrónica y
la robótica (todas implican o cruzan con las TIC).
116
Por otra parte, los sistemas de información que tradicionalmente gestionan los
sistemas de producción (en sentido amplio) deberán agregar otros aspectos como la
gestión de los residuos sólidos, de los efluentes, de la energía y del agua utilizada.
Esto quizás requiera de reformas de líneas de procesos y/o expansión de los
sistemas de información y control. La industria del futuro, además de altamente
tecnificada, deberá ser flexible y ágil para responder al entorno socio-ambiental
cambiante.
En materia de aplicaciones de georreferenciación basada en satélites de
posicionamiento, las predicciones sugieren que seguirá creciendo tanto en alcance
como en precisión, de la mano de las nuevas constelaciones de satélites de última
generación (Galileo/Glonass) y traccionada por la necesidad de expandir y mejorar los
sistemas de trazabilidad, que constituyen la base de los mecanismos de
aseguramiento y control de la calidad, así como, generación de confianza en los
consumidores. Estos últimos, desean cada vez más información acerca de los
productos que consumen y también influir en las decisiones sobre desarrollo de
nuevos productos.
Para todo esto se requiere una fuerte interacción entre las disciplinas tradicionales de
las cadenas agroalimentarias con ingenieros informáticos, electrónicos, mecatrónicos
y de telecomunicaciones. Vale la pena insistir en la integración como tendencia
tecnológica, asociada no sólo a cambios en la industria sino también a cambios en
los sistemas de I+D, educación y extensión, ya que no se puede promover lo que se
desconoce.
En la actualidad, es probable que falte también una concepción integrada de cadenas
y/o negocio propulsado y/o traccionado por el conocimiento. La falta de
sistematización de procesos y tecnologías deja libre un terreno fértil para
“arquitectos” tecnológicos capaces de visualizar el hilo conductor de la información y
el conocimiento. Este nuevo rol integrador de agrónomos y extensionistas debe
construirse, apoyado por una nueva institucionalidad que reconozca a las disciplinas
no tradicionales, como contraparte tecnológica del saber biológico y ambiental.
117
Circulando
entre
la
metagenómica
de
poblaciones
microbiológicas,
los
nanosensores, y los microactuadores, ascendiendo hasta las observaciones macro de
satélites y sus sensores remotos, pasando por sistemas de trazabilidad integrados a
una gestión inteligente en tiempo real y asistida por máquinas precisas y semiautónomas, se puede construir una visión de la “agroindustria del futuro”. Una que
podrá hacerse realidad sólo si se trabaja desde ahora interdisciplinariamente, con un
horizonte de largo plazo y con una visión ampliamente compartida.
Algunas metáforas conceptuales utilizan la “inteligencia” como signo distintivo del
futuro y se habla de agricultura inteligente, logística inteligente, manufactura
inteligente, ciudades inteligentes y muchas otras acepciones. Podemos interpretar
“inteligente” como la mejor forma de utilizar los recursos para lograr los objetivos
deseados. Poniendo algunos ejemplos:
• la optimización del uso del agua, la energía, el espacio, el tiempo, el suelo y otros
recursos naturales.
• La minimización de residuos, polución, trastornos colaterales en la salud y en los
estilos de vida.
• La optimización del uso del conocimiento y otras capacidades humanas
distribuidas para la toma de decisiones y para la innovación.
Como resulta obvio, todo intento de hacer las cosas más inteligentemente, requiere
tanto de información, como de capacidad de tomar decisiones en tiempo y forma, así
como de recursos humanos cada vez más formados para resolver situaciones
complejas, anticipar el futuro próximo e innovar. Asimismo, la cantidad altamente
creciente de datos conlleva a que una de las mayores áreas de incertidumbre sea la
velocidad con la que grandes volúmenes de datos pueden ser procesados y
utilizados con seguridad. Se espera que del continuo desarrollo de software y
hardware, surjan nuevas soluciones que permitan la recolección, análisis y uso de
mayor cantidad de datos.
118
A continuación se hace un listado de temáticas/tecnologías basadas en TIC de amplio
uso y/o potencial en la agro-industria, compilado de distintos documentos de
prospectiva tanto industrial, como agrícola y de TIC. Algunas son de carácter
disciplinario más cercano a la ciencia básica mientras que otras son tecnologías en
uso o en desarrollo. Casi todas estas áreas y tecnologías se entrecruzan.
•
Códigos de barras.
•
RFID (siglas de Radio Frequency IDentification, en español identificación por
radiofrecuencia).
•
Intercambio electrónico de datos (EDA).
•
Modelación, simulación y diseño de operaciones.
•
Monitoreo remoto y control.
•
Automatización y control.
•
Mecatrónica, optrónica
•
Robotización.
•
Redes de sensores y de multisensado.
•
Sistemas de posicionamiento.
•
Sistemas de información georeferenciados, web-mapping.
•
Sistemas embebidos.
•
Sistemas expertos y de soporte de decisiones.
119
•
Sistemas y nuevos conceptos de negocios “e”8.
•
Redes sociales virtuales.
•
Telecomunicaciones celulares y satelitales.
•
Desarrollos para dispositivos móviles.
•
“Internet of things”.
•
Software y código abierto.
•
Interfaces.
•
Ambiente Inteligente.
•
Inteligencia artificial y ciencias cognitivas.
•
Máquinas “conscientes”.
•
Bioinformática.
•
Bioestadística, geoestadística y métodos computacionales.
•
Computación en grid y de alto desempeño9.
•
Simulación y modelado (técnico y social).
•
Algoritmos complejos y evolutivos.
8
Por ejemplo: ebusiness, elogisTIC, ecommerce, etc.
Según Wilkipedia: “El término grid se refiere a una infraestructura que permite la integración y el uso
colectivo de ordenadores de alto rendimiento, redes y bases de datos que son propiedad y están
administrados por diferentes instituciones.
9
120
•
Investigación operativa.
•
Mecánica, química y biología computacional.
Es necesario entender que “la relación entre las TIC y la industria es de ida y vuelta:
las TIC pueden ayudar a la modernización y renovación de la industria, pero es
necesario modernizar y renovar la industria para que las puedan apropiar”10. Esta
advertencia lleva a considerar la necesidad de impulsar programas de promoción
integral que incluyan temas de educación, formación, innovación y gerenciamiento de
tecnologías emergentes, para una nueva generación de empresarios, tecnólogos e
investigadores que sean capaces de cooperar desde la diversidad de conocimiento y
capacidades, para la construcción de un ecosistema innovador de nivel internacional.
La relativa baja tasa de adopción y penetración de las TIC en la agroindustria local y
en las cadenas que la sustentan, confirman esta necesidad y torna estratégica esta
área de vacancia.
Por último, los sistemas de información de las cadenas agroindustriales tendrán que
elaborar estrategias para que los consumidores (individualmente u organizados) sean
actores del proceso de innovación11. Las ciencias sociales (economía, sociología,
antropología y psicología social, entre otras) tienen mucho que agregar a las
tecnologías más “duras” que han sido mencionadas en los párrafos precedentes.
Simplemente porque las TIC son, en el fondo, sociotécnicas; esto es sistemas que
implican a seres humanos interactuando.
10
11
Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación (2008). Op. Cit., pág. 105.
Piénsese por ejemplo en las investigaciones de comportamiento y/o satisfacción de consumidores.
121
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PROYECTO MINCyT-BIRF: ESTUDIOS DEL SECTOR AGROINDUSTRIA
Documento-Síntesis y Serie Documentos de Trabajo
Documento-Síntesis:
Trayectoria y prospectiva de la agroindustria alimentaria argentina: Agenda
estratégica de innovación. Roberto Bocchetto; Graciela Ghezan; Javier Vitale;
Fernando Porta; Marcelo Grabois y Ciro Tapia.
Serie Documentos de Trabajo:
Marco conceptual y metodológico del Proyecto. Roberto Bocchetto, Javier Vitale,
Graciela Ghezan y Marcelo Grabois.
Diagnóstico y prospectiva de la agroindustria alimentaria mundial y argentina al
2030. Marcelo Saavedra y Flory Begenisic.
Estado del arte y tendencias de la ciencia y tecnología del procesamiento de
alimentos. Norma Pensel (Comp.).
− Estado del arte y tendencias de la ciencia y tecnología del procesamiento de
alimentos a nivel mundial. Claudia González y Sergio Vaudagna.
− Estado del arte y tendencias de la ciencia y tecnología del procesamiento de
alimentos en Argentina. Claudia González, Sergio Vaudagna; Ricardo
Rodríguez; Martín Irurueta; Mónica Chávez y Roxana Páez.
− Tecnologías transversales del procesamiento de alimentos.:
131
Calidad Integral. Ricardo Rodríguez, Martín Irurueta y Sergio Vaudagna.
Producción más limpia. Sergio Vaudagna y Claudia González.
Biotecnología. Claudia González y Ricardo Rodríguez.
Nanotecnología. Claudia González y Ricardo Rodríguez.
Tecnologías de la información y comunicación (TIC). Martín Irurueta, y Marcelo
Bosch.
Incertidumbres críticas de la agroindustria alimentaria argentina en el contexto
mundial. Javier Vitale; Ana María Ruiz, Carina Santi; Vanina Giraudo y Fernando
Solanes.
Conducta y dinámica innovadora de empresas en las cadenas agroalimentarias.
Fernando Porta y Patricia Gutti, con la colaboración en la construcción y análisis
de la base de datos de: Héctor Bazque; Romina Amaya Guerrero; Carolina
Cerrudo, Noelia Amarillo; Rodrigo Cajide y Fernando Peirano.
Conducta, dinámica y patrones tecnológicos de la cadena del maíz. Mercedes
Goizueta.
Conducta, dinámica y patrones tecnológicos de la cadena de carne porcina.
Gisela Benes y Juan Erreguerena.
Conducta, dinámica y patrones tecnológicos de la cadena de lácteos bovinos.
Andrés Castellano.
Conducta, dinámica y patrones tecnológicos de la cadena de olivo.
Jésica De Angelis; Cecilia Fernández Bugna y Fernando Porta.
132
Conducta, dinámica y patrones tecnológicos de la cadena de frutas finas. María
Laura Viteri y Gisela Benes.
Capacidades de I+D del sistema agroalimentario y cadenas de valor. Lucas
Luchilo.
Marcos regulatorios en la industria de procesamiento de alimentos.
− Calidad Integral. Gerardo Gargiulo.
− Propiedad Intelectual. Germán Linzer y Ezequiel Paulucci.
Vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva de la cadena de maíz. Marcelo
Grabois; Cristina Cámara; Daniel Scachi; Eduardo Matozo; María Victoria Luque;
Clara De Hertelendy; Virginia Ferrero; Alejandro Regodesebes; Martín Patiño, y
Rolando Gonzalez.
Vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva de la cadena de carne porcina.
Marcelo Grabois; Cristina Cámara; Virginia Ferrero; María Victoria Luque;
Alejandro Regodesebes y Ricardo Rodríguez.
Vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva de la cadena de lácteos bovinos.
Marcelo Grabois; Cristina Cámara; Clara De Hertelendy; María Victoria Luque;
Alejandro Regodesebes y Ricardo Cravero.
Vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva de la cadena de olivo. María
Victoria Luque, Cristina Cámara; Matías Ruíz; Marcelo Grabois y Facundo Vita.
133
Vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva de la cadena de frutas finas.
Cristina Cámara; Marcelo Grabois; María Victoria Luque; Alejandro Regodesebes
y María Elida Pirovani.
Vigilancia
tecnológica
e
inteligencia
competitiva
en
tecnologías
de
procesamiento de alimentos. Marcelo Grabois (Comp.).
−
Estudio de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva: envases activos e
inteligentes. Miguel Guagliano; Adriana Sanchez Rico; Marcelo Grabois;
Sergio Vaudagna y Cristina Cámara.
−
Estudio de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva: altas presiones
hidrostáticas. Germán Linzer; Ezequiel Paulucci; Marcelo Grabois y Sergio
Vaudagna.
Visión prospectiva de la cadena de maíz al 2030. Susana Brieva y Ana María
Costa.
Visión prospectiva de la cadena de carne porcina al 2030. Ana María Costa y
Susana Brieva.
Visión prospectiva de la cadena de lácteos bovinos al 2030. Mónica Mateos y
Ciro Tapia.
Visión prospectiva de la cadena de olivo al 2030. Pablo Gómez Riera y Facundo
Vita.
Visión prospectiva de la cadena de frutas finas al 2030. Pablo Gómez Riera; Iván
Bruzone y Daniel Kirschbaum.
134
135
Godoy Cruz 2320 (C1425FQD)
Ciudad Autónoma de Buenos Aires - República Argentina
www.mincyt.gob.ar