Cadena de Hortalizas para la Industria

ANÁLISIS
TECNOLÓGICOS
Y PROSPECTIVOS
SECTORIALES
CADENA DE HORTALIZAS PARA LA
INDUSTRIA
Responsable: Natalia Del Greco
FEBRERO 2016
AUTORIDADES
■
Presidente de la Nación
Ing. Mauricio Macri
■
Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva
Dr. Lino Barañao
■
Secretario de Planeamiento y Políticas en Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva
Dr. Miguel Ángel Blesa
■
Subsecretario de Estudios y Prospectiva
Lic. Jorge Robbio
■
Director Nacional de Estudios
Dr. Ing. Martín Villanueva
RECONOCIMIENTOS
Los estudios sobre complejos productivos agroindustriales fueron coordinados por el
Magister Gustavo Idígoras y asistidos por la Magister Sabine Papendieck. La supervisión y revisión de los trabajos estuvo a cargo del equipo técnico del Programa Nacional
de Prospectiva Tecnológica (Programa Nacional PRONAPTEC) perteneciente a la Dirección Nacional de Estudios del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva:
Lic. Alicia Recalde.
■ Lic. Manuel Marí.
■ Lic. Ricardo Carri.
■ A.E. Adriana Sánchez Rico.
■
Se agradece a los diferentes actores del sector gubernamental, del sistema científicotecnológico y del sector productivo que participaron de los distintos ámbitos de consulta del Proyecto. No habría sido posible elaborar este documento sin la construcción
colectiva de conocimientos.
Por consultas y/o sugerencias, por favor dirigirse a pronaptec@mincyt.gob.ar
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.
Trabajo realizado entre octubre de 2012 y abril de 2013.
CADENA DE HORTALIZAS PARA LA INDUSTRIA
1. SITUACIÓN SECTORIAL
Argentina tiene una superficie continental de 2,8 millones de kilómetros cuadrados y
cuenta con unas 34 millones de hectáreas con cultivos agrícolas. Los principales
cultivos que ocupan esa superficie son: soja, trigo, maíz, girasol, sorgo y arroz. La
producción de hortalizas y legumbres ocupa solamente 1,5% de ese total, con unas
500.000 hectáreas.
El volumen de producción es 8-10 millones de toneladas, y si bien es muy inferior al
de cereales y oleaginosas, se destaca fundamentalmente por su elevado valor
económico por unidad de peso y por su alta producción por unidad de superficie
cultivada.
La actividad hortícola se caracteriza por su alto grado de intensidad en cuanto a la
utilización de los factores de producción tierra, trabajo, capital y tecnología. Si
comparamos con el sector agropecuario en su totalidad, demanda 30 veces más
mano de obra, 20 veces más uso de insumos y 15 veces más inversión en maquinaria
y equipos por unidad de superficie.
Las hortalizas y legumbres sin elaborar absorben más del 36% de la demanda de
mano de obra del sector de producción primaria (incluye entre otros a los pescados y
mariscos, frutas, hortalizas, miel, tabaco, cereales y oleaginosas), mientras que la
producción de cereales y oleaginosas demanda sólo 20 % de la mano de obra
aunque representa más del 60% de las exportaciones del sector primario. Se estima
una demanda de mano de obra de unas 350.000 personas en la etapa primaria de
producción. A esto, hay que sumar las personas ocupadas en el resto de la cadena
de valor: selección, empaque, comercialización, proveedores de insumos, asesores,
transportistas, etc.
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Por otra parte, debido a que esta actividad se desarrolla prácticamente en todas las
provincias de Argentina, cobra una notable importancia desde el punto de vista
geopolítico y estratégico, formando parte de las llamadas “economías regionales”.
Cabe destacar que esta actividad económica tiene una importante trascendencia
social ya que genera una elevada cantidad de puestos de trabajo relacionados con la
producción,
transporte
y
distribución,
almacenamiento,
comercialización
e
industrialización.
Uno de los principales objetivos de la industria procesadora de hortalizas es la
obtención de materia prima que se adapte tecnológicamente a sus requerimientos,
en términos de cantidad y momento necesario, al más bajo precio.
Por ello, generalmente los cultivos destinados a este fin se realizan en amplias
superficies tratando de mecanizar todas las etapas de la producción.
Si bien, el precio de venta de las hortalizas destinadas a la industria es generalmente
bajo, se tiene como contrapartida a favor la seguridad en la venta cuando existe una
relación contractual con el comprador y el cobro del producto vendido. La relación
comercial entre productores e industria se establece sobre la base de contratos, en
algunas oportunidades o de manera informal en otras, tomando como referencia las
condiciones de mercado en el momento de cosecha.
La situación varía de acuerdo a la hortaliza considerada, la zona de producción y el
tipo de productor.
Generalmente, los productores de hortalizas para industria también producen
hortalizas para el mercado fresco siendo común que una parte de la producción se
envíe a industria y otra parte (depende del precio) para consumo fresco. Las
principales hortalizas industrializadas son arveja y maíz dulce en Buenos Aires y Santa
Fe, frutilla en Tucumán, Corrientes y Santa Fe, batata en Córdoba y Buenos Aires,
tomate en Mendoza, San Juan y Río Negro, zapallo en Mendoza, pimiento para
pimentón en los Valles Calchaquíes y papa en Buenos Aires.
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En Argentina es escasa la comercialización de productos de IV gama, sin embargo
está creciendo la oferta y el consumo de hortalizas con diversos grados de
procesamiento.
Si bien no existe mucha información, se puede observar la siguiente tendencia en los
mercados: aumento de la demanda de los productos de calidad; de los productos
procesados y del consumo de hortalizas.
Existen en el mercado nacional productos precortados, con diverso grado de
procesamiento comercializados sin cadena de frío, sin lavar ni desinfectar, por lo
tanto no pueden ser considerados IV gama.
En un estudio de mercado realizado por la Facultad de Ciencias Agrarias de Rosario,
en el año 2000 se llegó a la conclusión que los principales problemas de los
productos mínimamente procesados, refrigerados y listos para consumir fueron:
a) Escasa calidad de los productos.
b) Falta de hábito de consumo.
c) Ausencia de promoción.
d) Ausencia, en general, de la cadena de frío, aumentando el porcentaje de
descarte (en algunos productos supera el 30%).
El consumo actual de productos procesados es menor al 0,5%.
Aspectos a mejorar para incrementar el consumo a nivel nacional
La potenciación del consumo de frutas y hortalizas pasa necesariamente por una
información intensa y continuada, que deberá ser veraz, sin engaños sobre la bondad
y la necesidad de su incorporación a la dieta.
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Una de las posibilidades de aumentar el consumo de hortalizas mínimamente
procesadas es el mantenimiento de la cadena de frío y proponer nuevos productos y
presentaciones que concuerden con los hábitos actuales de vida. La presentación
deberá ser atractiva, adecuada en forma y tamaño, de alta calidad y adecuada
información. El precio en este tipo de productos es muy importante, pero no siempre
es lo definitivo.
Se debería prestar atención a una adecuada selección de la materia prima (cultivar,
grado de madurez, calidad) y en la optimización de todas las etapas tecnológicas
necesarias para su elaboración y mantenimiento de la calidad sensorial, higiénicosanitaria y nutricional. Cada etapa del proceso de elaboración juega un papel
importante en el control de los mecanismos que pueden alterar las hortalizas frescas.
En el mundo y en Argentina la tendencia es a seguir incrementando el consumo de
productos procesados, por sus múltiples beneficios, practicidad y adaptación a los
hábitos de vida actuales.
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2. NUEVAS TECNOLOGÍAS DE PROCESAMIENTO
2.1. LIOFILIZACIÓN
Introducción
La liofilización es un proceso de conservación mediante sublimación utilizado con el
fin de reducir las pérdidas de los componentes volátiles o termo-sensibles. Es el
proceso más noble de conservación de productos biológicos conocidos porque une
los dos métodos más fiables de conservación, la congelación y la deshidratación. Sin
conservantes o productos químicos, es el proceso más adecuado para preservar
células, enzimas, virus, levaduras, así como frutas, vegetales, carnes, pescados y
alimentos en general. En este proceso de secado los productos obtenidos no se ven
alterados en sus propiedades y se rehidratan fácilmente.
La liofilización no altera la estructura físico-química del material, pero permite su
conservación indefinida sin cadena de frío, con menos del 15% de humedad y alta
estabilidad microbiológica. A diferencia de lo que ocurre con el secado por calor, con
la liofilización el encogimiento del alimento es mínimo, el aspecto, la textura, el sabor
y el aroma no se pierden, se intensifican y se mantienen las características
nutricionales. Es ideal para alimentos que no pueden calentarse siquiera a
temperaturas moderadas.
Si para un investigador liofilizar es extraer más del 95% de agua, para un comerciante
significa llevar diez veces más mercancía, pero sin unidad frigorífica; stocks de frutas
y hortalizas sin gastos de conservación.
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Definición de liofilización
Se define la liofilización como un proceso de estabilización en el cual el material
primero se congela y se concentra el solvente, comúnmente agua, reduciéndolo
mediante sublimación y desorción, a niveles que no sostendrán más el crecimiento
biológico o las reacciones químicas. Consta de tres fases: sobre-congelación,
desecación primaria y desecación secundaria. Se distingue la liofilización y la
liofilización atmosférica, cuando se deshidrata y utiliza congelación y vacío, el
proceso se denomina liofilización; cuando se trabaja en congelación sin uso de vacío,
se denomina liofilización atmosférica.
Aplicaciones
Por regla general, la liofilización da lugar a productos alimenticios de más alta calidad
que cualquier otro método de secado. El factor principal es la rigidez estructural que
se preserva en la sustancia congelada cuando se verifica la sublimación. Esto evita el
colapso de la estructura porosa después del secado. Al añadir agua posteriormente,
el producto re hidratado retiene la mayor parte de su estructura original. La
liofilización de materiales biológicos y alimenticios también tiene la ventaja de que
conserva su sabor y aroma.
Las temperaturas bajas que se emplean reducen al mínimo las reacciones de
degradación, que casi siempre ocurren en los procesos comunes de secado. Sin
embargo, el secado por congelación es una forma de deshidratación de alimentos
bastante costosa, debido a su velocidad lenta de secado y a la necesidad de usar
vacío.
La mayor aplicación de la liofilización está en el campo farmacéutico (comprimidos,
tejidos, plasma, sueros y otros productos biológicos), en la industria química para
preparar catalizadores, y finalmente está el campo de los alimentos siendo una de las
empresas más importantes Nutripac S.A. con sus plantas en Brasil, México y
Argentina.
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Los alimentos liofilizados han tenido un gran auge en proyectos multinacionales con
el fin de preparar productos para astronautas, montañistas y para el ejército. En la
actualidad el mercado se está ampliando al consumidor común gracias a las firmas
alimentarias que descubrieron los liofilizados por su sabor intenso, su consistencia
crocante y su carácter novedoso.
Proceso de la liofilización
El conocimiento de la formulación o composición del producto a liofilizar es el paso
más importante del proceso. La naturaleza, tiempo y gasto del proceso de liofilización
son directamente dependientes de la naturaleza química y física del producto, su
impacto sobre el proceso de secado y sobre la naturaleza del producto final no es
frecuentemente bien entendido. La disminución del costo de la liofilización es un
paso inmediato que se logrará mediante una reducción de la temperatura en la
operación. Para atender este objetivo, la comprensión a profundidad de la
transferencia simultánea de calor y masa del proceso es probablemente la condición
más importante. Conocimientos previos de vital importancia:
a) En lo relacionado a la composición o formulación del producto es conveniente
conocer los ingredientes activos y los constituyentes del producto, con la
finalidad de analizar sus límites de concentración y propiedades tales como
color, conductividad, índice de refracción, turbidez, etc., que al liofilizar
podrían cambiar.
b) También es muy importante el agua contenida en el producto a liofilizar, por la
formación de los cristales de hielo durante la congelación, el súperenfriamiento, el grado de cristalización y la conductividad del hielo.
c) En lo referente a los cambios de fase se debe determinar qué tan
homogéneos o heterogéneo son sus componentes y cuáles son las variables
de estado intensivas
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Con éstos se puede comenzar el proceso de estudio y profundización de
conocimientos acerca de la liofilización con mayor éxito. Además en lo relacionado al
proceso es importante definir:
a) El tipo de congelación empleada.
b) La tecnología de vacío aplicada.
c) Las características del equipo, así como sus limitaciones.
d) Las características de textura y otras propiedades del producto a obtener.
Etapas de la liofilización
La liofilización involucra cuatro etapas principales:
a) Preparación.
b) Congelación.
c) Desecación primaria.
d) Desecación secundaria.
Antes de comenzar el proceso, es fundamental el acondicionamiento de la materia
prima, ya que los productos liofilizados no pueden ser manipulados una vez
completado el proceso. Lo que suele hacerse con alimentos como guisantes o
arándanos es agujerear la piel con el objetivo de aumentar su permeabilidad. Los
líquidos, por otro lado, se concentran previamente con el fin de bajar el contenido de
agua, lo que acelera el proceso de liofilización. La segunda etapa se lleva a cabo en
congeladores independientes (separados del equipo liofilizador) o en el mismo
equipo. El objetivo es congelar el agua libre del producto. Para ello se trabaja a
temperaturas entre -20 y -40°C. Para la optimización de este proceso es fundamental
conocer y controlar:
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a) La temperatura en la que ocurre la máxima solidificación.
b) La velocidad óptima de enfriamiento.
c) La temperatura mínima de fusión incipiente.
Con esto se busca que el producto congelado tenga una estructura sólida, sin que
halle líquido concentrado, de manera que el secado ocurra únicamente por
sublimación. En los alimentos se pueden obtener mezclas de estructuras luego de la
congelación, que incluyen cristales de hielo eutécticos, mezclas de eutécticos y
zonas vítreas amorfas. Estas últimas se forman por la presencia de azúcares,
alcoholes,
cetonas,
aldehídos
y
ácidos,
así
mismo
como
por
las
altas
concentraciones de sólidos en el producto inicial.
La tercera etapa del proceso consiste en la desecación primaria del producto, por
sublimación del solvente congelado (agua en la mayoría de los casos). Para este
cambio de fase es necesario reducir la presión en el interior de la cámara, mediante
una bomba de vacío, y aplicar calor al producto (calor de sublimación, alrededor de
550 Kcal/Kg en el caso del agua), sin subir la temperatura. Esto último se puede hacer
mediante conducción, radiación o fuente de microondas. Los dos primeros se utilizan
comercialmente combinándose su efecto al colocarse el producto en bandejas sobre
placas calefactoras separadas a una distancia bien definida. De esta manera se
consigue calentar por conducción, en contacto directo desde el fondo y por
radiación, desde la parte superior. Por otro lado la calefacción por medio de
microondas presenta dificultad porque puede provocar fusión parcial del producto,
debido a la potencial formación de puntos calientes en su interior; por lo cual
actualmente no se aplica comercialmente. Los niveles de vacío y de calentamiento
varían según el producto a tratar.
Al inicio de esta tercera etapa, el hielo sublima desde la superficie del producto y a
medida que avanza el proceso, el nivel de sublimación retrocede dentro de él,
teniendo entonces que pasar el vapor por capas ya secas para salir del producto.
Este vapor, se recoge en la superficie del condensador, el cual debe tener suficiente
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capacidad de enfriamiento para condensarlo todo, a una temperatura inferior a la del
producto.
Para mejorar el rendimiento de esta operación, es primordial efectuar controles sobre
la velocidad de secado y sobre la velocidad de calentamiento de las bandejas. El
primero se debe a que si el secado es demasiado rápido, el producto seco fluirá
hacia el condensador junto con el producto seco. Produciéndose así una pérdida por
arrastre de producto. El segundo de los controles, debe realizarse siempre ya que si
se calienta el producto velozmente, el mismo fundirá y como consecuencia el
producto perderá calidad. Para evitarlo la temperatura de los productos debe estar
siempre por debajo de la temperatura de las placas calefactoras mientras dure el
cambio de fase. No obstante, al finalizar la desecación primaria, la temperatura del
alimento subirá asintóticamente hacia la temperatura de las placas. Para tener una
liofilización buena y rápida es necesario poder controlar exactamente esta
temperatura y tener la posibilidad de regular la presión total y parcial del sistema.
La cuarta y última etapa del proceso de liofilización, se trata de la desecación
secundaria del producto por medio de desorción. Esta consiste en evaporar el agua
no congelable, o agua ligada, que se encuentra en los alimentos; logrando que el
porcentaje de humedad final sea menor al 2%. Como en este punto no existe agua
libre, la temperatura de las bandejas puede subir sin riesgo de que se produzca
fusión. Sin embargo, en esta etapa la presión disminuye al mínimo, por lo que se
realiza a la máxima capacidad de vacío que pueda alcanzar el equipo. Es importante,
finalmente, controlar el contenido final de humedad del producto, de manera que se
corresponda con el exigido para garantizar su estabilidad.
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Ventajas y desventajas de la liofilización
La principal ventaja de esta técnica es la calidad superior del producto final. Sin
embargo, visto el costo del proceso, la liofilización queda generalmente reservada
para productos con un alto valor agregado, semejantes a los productos
farmacéuticos o alimentos para bebes. Una de las causas de este elevado costo es la
longevidad del producto procesado. En efecto, la baja presión del proceso y la débil
conductividad de los productos liofilizados afectan de manera significativa y negativa
la transferencia de calor y de masa, y por consecuencia la duración de la operación
de deshidratación.
Ventajas del proceso de liofilización: previene el daño térmico, los volátiles diferentes
del agua son retenidos, el producto se reconstituye y el encogimiento es
despreciable. Desventajas: largos tiempos de procesamiento, alto consumo de
energía, costo de inversión inicial alto, alto precio del producto final.
En síntesis, ofrece ventajas tan importantes como la conservación y transporte fácil
de los productos, la ausencia de temperaturas altas, la inhibición del crecimiento de
microorganismos, y la recuperación de las propiedades del alimento al añadirle el
volumen de agua que en un principio tenía.
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3. OPORTUNIDADES DE AGREGADO DE VALOR
3.1. PELÍCULAS Y RECUBRIMIENTOS COMESTIBLES
Un recubrimiento comestible (RC) se puede definir como una matriz continua,
delgada, que se estructura alrededor del alimento generalmente mediante la
inmersión del mismo en una solución formadora del recubrimiento. Por otra parte una
película comestible (PC) es una matriz preformada, delgada, que posteriormente será
utilizada en forma de recubrimiento del alimento o estará ubicada entre los
componentes del mismo. Dichas soluciones formadoras de PC o RC pueden estar
conformadas por un polisacárido, un compuesto de naturaleza proteica, lipídica o por
una mezcla de los mismos. Al igual que los RC, las PC poseen propiedades
mecánicas, generan efecto barrera frente al transporte de gases, y pueden adquirir
diversas propiedades funcionales dependiendo de las características de las
sustancias encapsuladas y formadoras de dichas matrices.
El uso de una PC o RC en aplicaciones alimentarias y en especial en productos
altamente perecederos, como los pertenecientes a la cadena hortofrutícola, se basa
en ciertas características tales como costo, disponibilidad, atributos funcionales,
propiedades mecánicas (tensión y flexibilidad), propiedades ópticas (brillo y
opacidad), su efecto barrera frente al flujo de gases, resistencia estructural al agua, a
microorganismos y su aceptabilidad sensorial. Estas características son influenciadas
por parámetros como el tipo de material implementado como matriz estructural
(conformación, masa molecular, distribución de cargas), las condiciones bajo las
cuales se preforman las películas (tipo de solvente, pH, concentración de
componentes, temperatura, entre otras), y el tipo y concentración de los aditivos
(plastificantes,
agentes
entrecruzantes,
antimicrobianos,
antioxidantes,
emulsificantes, etc.).
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Carbohidratos, proteínas y lípidos como matrices estructurales
Las PC y RC se han clasificado con base en el material estructural, de modo que se
habla de películas y recubrimientos basados en proteínas, lípidos, carbohidratos o
compuestos. Un film compuesto consiste en lípidos e hidrocoloides combinados
para formar una bicapa o un conglomerado. En estudios recientes las tecnologías de
películas comestibles y biodegradables contemplan la producción de PC mediante la
combinación de diversos polisacáridos, proteínas y lípidos, con la tarea de aprovechar
las propiedades de cada compuesto y la sinergia entre los componentes
implementados, ya que las propiedades mecánicas y de barrera dependen de los
compuestos que integran la matriz polimérica y de su compatibilidad.
A continuación se referencian algunos polisacáridos, así como hidrocoloides de
naturaleza proteica que han sido objeto de investigación como PC y RC, estos son:
a) carboximetilcelulosa, caseína, pectina, así como su mezcla junto a alginato
de sodio y el efecto de la adición de CaCl2 como material entrecruzante,
goma tragacanto, goma guar, etilcelulosa, goma de mezquite, gluten de
trigo, gelatina adicionada con glicerol,
b) sorbitol y sacarosa como plastificantes y PC multicomponente de gelatinacaseína entrecruzadas con transglutaminasa.
Almidones de interés como el de yuca plastificado con glicerol, polietilenglicol
incorporado con compuestos antimicrobianos naturales, almidón de maíz estándar y
pre-gelatinizado hacen parte de los biopolímeros de interés por su bajo precio y
accesibilidad.
Los polisacáridos y las proteínas son buenos materiales para la formación de PC y
RC, ya que muestran excelentes propiedades mecánicas y estructurales, pero
presentan una pobre capacidad de barrera frente a la humedad. Este problema no se
encuentra en los lípidos dadas sus propiedades hidrofóbicas, especialmente los que
poseen puntos de fusión altos tales como la cera de abejas y la cera carnauba. Para
superar la pobre resistencia mecánica de los compuestos lipídicos, estos pueden ser
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usados en asociación con materiales hidrofílicos mediante la formación de una
emulsión o a través de la laminación de la película hidrocoloide con una capa lipídica.
Las películas basadas en emulsiones son menos eficientes en el control de la
transferencia de agua que las películas bicapa, ya que no se logra una distribución
homogénea de los lípidos. Sin embargo, exhiben buena resistencia mecánica y
requieren un sencillo proceso durante la manufactura y la aplicación; en cambio, las
películas multicapa requieren un conjunto de operaciones más complejas que
dependen del número de recubrimientos que se quieran lograr.
Películas, recubrimientos comestibles, su papel como envases activos
El desarrollo de recubrimientos a base de polisacáridos ha conllevado un incremento
significativo en las clases de aplicaciones que pueden tener y la magnitud de
productos que pueden ser tratados, ya que se logra extender la vida útil de las frutas
o vegetales mediante la permeabilidad selectiva de estos polímeros frente al O2 y
CO2. Estos recubrimientos a base de polisacáridos pueden ser destinados a
modificar la atmósfera interna de la fruta y de esta manera retardar la senescencia.
Los recubrimientos comestibles forman una atmósfera modificada pasiva que puede
influenciar diferentes cambios en productos frescos y mínimamente procesados en
aspectos tales como actividad antioxidante, color, firmeza, calidad sensorial,
inhibición del crecimiento microbiano, producción de etileno y compuestos volátiles
como resultado de anaerobiosis.
La efectividad de un recubrimiento comestible para proteger frutas y vegetales
depende del control de la humectabilidad, de la capacidad de la película para
mantener compuestos de diversa funcionalidad (plastificantes, antimicrobianos,
antioxidantes, sabores, olores) dentro de dicha matriz.
Las películas (films) y recubrimientos antimicrobianos han innovado el concepto de
envase activo y se han desarrollado para reducir, inhibir o detener el crecimiento de
microorganismos sobre la superficie de los alimentos.
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En la mayoría de productos frescos o procesados, la contaminación microbiana se
lleva a cabo y con una alta intensidad sobre la superficie del alimento, por lo tanto se
requiere un
efectivo sistema de control de crecimiento de dicha biota.
Tradicionalmente, los agentes antimicrobianos son adicionados directamente a los
alimentos, pero su actividad puede ser inhibida por diferentes sustancias que forman
parte del alimento, de manera que puede disminuir su eficiencia. En tales casos, la
implementación de películas o recubrimientos antimicrobianos puede ser más
eficiente que los aditivos que se utilizan en el producto alimenticio, ya que desde
estos se puede migrar selectiva y gradualmente compuestos desde el envase a la
superficie del alimento.
Diversos agentes antimicrobianos han sido acarreados en PC y RC, un conjunto de
ellos son: ácido sórbico, ácido benzoico, benzoato de sodio, ácido cítrico, y sorbato
de potasio. De igual manera antibióticos tales como nicina, pediocina y natamicina.
Esta última fue transportada en RC de quitosano y permitió liberar dicho compuesto
de forma controlada logrando un efecto sinérgico entre ambos componentes sobre el
crecimiento de biota contaminante.
Las películas comestibles tienen en la actualidad diferentes aplicaciones, y está
previsto que su uso se expandirá con el desarrollo de los sistemas de recubrimiento
activo (Active Coating Systems). Esta segunda generación de materiales de
recubrimiento puede emplear sustancias químicas, compuestos fitoquímicos,
enzimas o microorganismos vivos que previenen, por ejemplo, el crecimiento
microbiano o la oxidación de lípidos en productos alimentarios que han sido
recubiertos. De esta manera los biomateriales actúan como transportadores de
dichos compuestos que serán acarreados al intestino, sin perder su actividad al estar
dentro de tal matriz o durante su paso por el tracto gastrointestinal.
Nuevos biopolímeros implementados en el desarrollo de películas y recubrimientos
comestibles
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El quitosano es un biopolímero, que ofrece un amplio potencial que puede ser
aplicado a la industria alimentaria debido a sus propiedades fisicoquímicas
particulares, tales como biodegradabilidad, biocompatibilidad con los tejidos
humanos, el no ser tóxico y en especial sus propiedades antimicrobianas y
antifúngicas. Este aspecto lo hace de vital interés para la preservación de alimentos y
las
tecnologías
emergentes.
Además
de
investigaciones
basadas
en
sus
características antimicrobianas, se han evaluado y cuantificado sus propiedades
mecánicas, térmicas y de permeabilidad a los gases (O2, CO2), encontrándose que PC
de gelatina-quitosano plastificadas con agua y polioles sufren un aumento en la
permeabilidad conforme se incrementa el contenido de plastificantes. Películas
compuestas de almidón de maíz-quitosano plastificadas con glicerina, muestran que
la mezcla de estos dos hidrocoloides mejora sus propiedades mecánicas como la
elongación a la rotura y la permeabilidad al vapor de agua, en contraste con
membranas desarrolladas con uno solo de los componentes estructurales. Esto
como resultado de las interacciones entre los grupos hidroxilo del almidón y los
grupos amino del quitosano.
Nuevas investigaciones y revisiones recientes frente al uso de quitosano reúnen
diversa información referente al efecto de su grado de desacetilación sobre la
actividad antimicrobiana, su uso dentro del diseño de nuevos films basados en
compuestos bioactivos y su interacción frente a otros componentes que hacen parte
de los alimentos frescos y mínimamente procesados, tratados con esta tecnología.
Tendencias
-
Transporte de compuestos bioactivos
Los consumidores día a día exigen que los alimentos frescos y mínimamente
procesados estén exentos de sustancias de síntesis química, y buscan aquellos
enriquecidos con sustancias de origen natural que traigan beneficios para su salud y
que mantengan las características nutritivas y sensoriales de los productos
adquiridos. Por lo tanto se ha prestado una mayor atención en la búsqueda de nuevas
sustancias de origen natural que permitan actuar como posibles fuentes alternativas
de antioxidantes y antimicrobianos.
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Los investigadores argentinos Ponce, Roura, del Valle y Moreira de la Universidad
Nacional de Mar del Plata en conjunto con el CONICET, investigaron la actividad
antimicrobiana y antioxidante de películas comestibles enriquecidas con extractos
naturales de plantas. El artículo científico fue publicado por la revista Postharvest
Biology and Technology en el año 2008. A continuación se muestra un resumen de
dicho artículo.
Oleorresinas de romero (Rosmarinus offi cinalis), orégano (Origanum vulgare), olivo
(Olea europea), ají (Capsicum frutescens), ajo (Allium sativum), cebolla de bulbo
(Allium cepa L.) y arándano rojo común (Vaccinium oxycoccus) fueron soportadas en
recubrimientos comestibles a base de caseinato de sodio, carboximetilcelulosa y
quitosano, aplicados en trozos de calabaza o auyama (Cucurbita moschata Duch) con
el objetivo de inhibir y/o retardar el efecto adverso de la microflora reinante en este
tipo de fruto y evaluar su posible efecto sobre Listeria monocytogenes. El efecto
combinado de las soluciones formadoras de películas adicionadas con oleorresinas a
una concentración de 1.0% w/v sobre la microflora nativa y L. monocytogenes, fue
evaluado mediante la metodología de difusión en agar, agregando 70 μL de las
soluciones en pozos (5 – 6 mm) realizados en el medio de cultivo preinoculado. La
sensibilidad de los microorganismos a las diferentes soluciones se clasificó teniendo
en cuenta los halos de inhibición así: no sensitiva (diámetros menores a 8 mm),
sensitiva (diámetros entre 9 – 14 mm), muy sensitiva (diámetros 14 – 19 mm) y,
extremadamente sensitiva (halos mayores a 20 mm). El método de difusión en agar
mostró que la microflora nativa fue sensible al quitosano enriquecido con oleorresina
de olivo, romero y ají, así como para soluciones de CMC+romero. L. Monocytogenes
fue sensitiva a CMC+romero y muy sensitiva a las soluciones formadoras de
películas de quitosano adicionadas con romero.
Las películas de quitosano enriquecidas con oleorresinas de olivo y romero
mostraron un efecto antioxidante claro al retardar la acción de las enzimas peroxidasa
(POD) y polifenoloxidasa (PPO) durante los cinco días de almacenamiento.
17
3.2. ENVASES ACTIVOS

Secuestradores de Etileno
El etileno es una hormona vegetal que acelera la tasa de respiración dando comienzo
a los procesos de maduración, también es responsable de la regulación de muchos
aspectos del crecimiento de las plantas, su desarrollo y su senescencia. Muchos de
los efectos del etileno son necesarios, por ejemplo para el desarrollo de color en
frutas cítricas, bananas y tomates, pero en la mayoría de los casos es deseado
remover el etileno o suprimir sus efectos. En consecuencia, se ha invertido mucho
esfuerzo en incorporar secuestradores de etileno en los envases de fruta y verdura
fresca, así como también en las cámaras de almacenamiento de estos alimentos.
Un sistema efectivo para absorber etileno utiliza permanganato de potasio (KMnO 4)
inmovilizado en un sustrato mineral inerte como alúmina o sílica gel. El KMnO4 oxida
el etileno a acetato y etanol, en el proceso cambia de color del violeta al marrón. Los
secuestradores de etileno a base de KMnO4 están disponibles en bolsitas para
colocar dentro del envase del producto o dentro de tubos que pueden ser ubicados
en las cámaras de almacenamiento.
Otro tipo de secuestrador de etileno funciona en base a carbón activado en conjunto
con varios catalizadores metálicos. Este tipo de absorbente ha sido utilizado
exitosamente en depósitos, incorporado en forma de bolsas dentro del envase del
alimento o incrustado dentro de bolsas de papel o cajas de cartón. En Japón la
empresa Sekisui Jushi Limited comercializa un absorbente de doble acción,
secuestrador de etileno y de humedad. Las bolsitas de “Neupalon” contienen carbón
activado, un catalizador metálico y sílica gel, son capaces de absorber etileno y
humedad simultáneamente.

Absorbentes de Humedad
El exceso de humedad es la causa más importante en el deterioro de alimentos.
Eliminar el exceso de humedad es clave para mantener la calidad del alimento y
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extender su vida útil inhibiendo el crecimiento microbiano. Este tipo de absorbentes
se presentan en forma de bolsas o almohadillas. Para envasar alimentos secos se
utilizan desecantes como sílica gel, óxido de calcio y minerales activados contenidos
en bolsitas plásticas permeable antidesgarre. Para acción dual estas bolsitas pueden
contener carbón activado para la absorción de olores o también hierro en polvo como
secuestrador de oxígeno. El uso de absorbentes de humedad es muy común en
Estados Unidos donde los mayores proveedores son Multisorb Technologies Inc.,
United Dessicants y Baltimore Chemicals.
Para el caso de alimentos con actividad de agua alta la compañía japonesa Showa
Denko desarrolló un film adherente que consiste en una capa de humectante,
carbohidrato y propilenglicol, intercalado entre dos capas de film plástico de alcohol
polivinílico (PVA). Este tipo de film se comercializa para uso doméstico y está
diseñado para envolver carnes frescas. Luego de envolver el alimento en este film, la
superficie de la carne se deshidrata por presión osmótica, obteniendo inhibición
microbiana y una vida útil más larga (3-4 días) bajo condiciones de refrigeración. Otro
ejemplo de este enfoque se ha utilizado en los Estados Unidos para la distribución y
transporte de tomates. Este último producto consiste en una bolsa con microporos
que contiene en su interior sales inorgánicas como cloruro de sodio.
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4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los alimentos de cuarta gama son productos que habitualmente vamos a poder
encontrar en los diferentes comercios y que no son otra cosa que productos
vegetales, limpios, cortados y envasados, formados por verduras y hortalizas
mezcladas, ya listas para su empleo. Posteriormente, en el ámbito doméstico, se han
de mezclar con las salsas o aliños que se consideren oportunos por parte de los
consumidores.
La aparición y presencia de este tipo de productos en el mercado surge como una
respuesta a la demanda de los consumidores y como una necesidad de la industria
para aumentar sus posibilidades de venta.
De esta forma, se ofrecen en el mercado vegetales listos para su consumo de una
manera sencilla y cómoda. Sólo el esfuerzo de abrir una bolsa y aderezar su
contenido. La clara ventaja es que no requiere manipulación en casa, el producto
estará siempre frío y se consume como tal, frío. En consecuencia, ya no hay excusas
para eliminar de la dieta alimentos frescos como verduras y hortalizas frescas.
En Argentina, la escala de producción es aún incipiente, dándose una gran cantidad
de producto que está claramente por debajo de los estándares sanitarios y
normativos.
Una oportunidad para lograr una mejora sustantiva en la producción de vegetales de
IV gama es desarrollar y aplicar tecnologías de preservación que resguarden las
cualidades naturales de las hortalizas; mejorando la vida útil y la calidad de la
presentación de los productos finales.
El desarrollo de estas tecnologías es completamente factible a nivel nacional, aunque
algunos insumos para envases activos son de origen extranjero.
Existe, por otro lado, experiencia y profesionales capaces de avanzar en estas líneas,
tanto en instituciones públicas como privadas.
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Sin lugar a dudas, existen dos recomendaciones básicas en pos del desarrollo de la
cadena hortícola en relación con la innovación tecnológica:
 Difundir la aplicación de las tecnologías existentes mediante programas de
capacitación y sensibilización específicos,
 Difundir sus propiedades en las cadenas de supermercados que concentran la
comercialización de productos de IV gama.
De esta forma, se podrá lograr un efecto doble desde la oferta y la demanda, que
redundará en mejores productos con una mayor adaptación a las tendencias del
consumo.
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