UNCONVENTIONAL ANTIMICROBIAL TREATMENTS FOR FOOD SAFETY AND PRESERVATION.en.es

Boletín científica. Serie F. Biotecnologías, Vol. XIX, 2015
ISSN 2285-1364, CD-ROM ISSN 2285-5521, ISSN 2285-1372 en línea, ISSN 2285-1364 L
Tratamientos antimicrobianos no convencionales
PARA SEGURIDAD y conservación de alimentos
Georgiana- Aurora ŞTEFÃNOIU, Elisabeta Elena Tanase, Amalia Carmen MITELUŢ,
Mona Elena PLV
Universidad de Agronomía y Medicina Veterinaria de Bucarest, 59 Mărăşti Blvd,
Distrito 1, 011464, Bucarest, Rumania, Teléfono: +4021.318.25.64, Fax: + 4021.318.25.67, e-mail:
stefanoiu.georgiana@yahoo.com, elena.eli.tanase@gmail.com, amaliamitelut@yahoo.com,
monapopa@agral.usamv.ro
El primer autor del correo electrónico: stefanoiu.georgiana@yahoo.com
Resumen
A pesar de los esfuerzos de prevención intensificados, enfermedades transmitidas por alimentos sigue siendo un grave problema de salud en todo el mundo. deterioro de los alimentos
es causada tanto por agentes biológica y químicamente. El crecimiento de microorganismos es la ruta principal para deterioro de los alimentos, lo que lleva a la baja calidad, acortada
la vida útil, y los cambios en la microflora naturales que pueden inducir problemas de patógenos. El deterioro microbiano de los alimentos es causada por muchas bacterias, levaduras
y mohos. Para las industrias de la alimentación, la prevención del deterioro de los alimentos es un tema muy importante en la determinación de la ganancia. Por otra parte, la
reducción de deterioro de los alimentos puede prolongar la vida útil de los productos alimenticios y, en consecuencia extender límite de mercado, lo que resulta en aumento de los
beneficios. El objetivo de este trabajo es hacer una breve reseña con respecto a los tratamientos antimicrobianos convencionales de alimentos, que se utilizan hoy en día en la
industria, o están en la fase de investigación y desarrollo. El documento presenta un inventario de nuevas técnicas tales como: tratamiento óhmico, PEF, tratamiento con microondas,
IR, UV, UHP, tratamiento de ozono, tratamiento de pulsos de luz, tratamiento con plasma, envases activos, la encapsulación de compuestos antimicrobianos, películas comestibles, el
tratamiento de radiofrecuencia.
palabras clave: deterioro de los alimentos, los antimicrobianos, la seguridad y conservación de alimentos
INTRODUCCIÓN
reducción microbiológica en diversos alimentos sin
En los últimos años, ha habido un aumento significativo en el
fresco-como (Gupta y Balasubramaniam,
interés del consumidor en la calidad y seguridad de los productos
2012).
comprometedoras características del producto
alimenticios ( Marszałek et al.,
procesos no térmicos innovadoras para la conservación de alimentos
2015). La seguridad alimentaria y calidad de los alimentos son las principales
han atraído la atención de muchos fabricantes de alimentos (Tao et
preocupaciones para los productores de alimentos, industrias alimentarias,
al. 2014). Por ejemplo, el método convencional de la esterilización
gobiernos,
y los consumidores.
por calor conduce a menudo a la cocción excesiva del material
El deterioro de los productos alimenticios es causada por
alimenticio que causa la pérdida no deseada de nutrientes y cambios
físicos, químicos y biológicos en detrimento de las
organolépticos pero los métodos de calentamiento eléctrico
características organolépticas y de consumo
oferta
la seguridad. Crecimiento microbiano
novela
posibilidades
para
daña la calidad general y la seguridad de un producto. Como
la esterilización proporcionando una mejor retención de los
resultado del crecimiento microbiano, olores y off-cambios en el
atributos de calidad (Deak, 2014). Se conocen dos tipos de
aroma, el color y la textura se pueden acelerar. Además, algunos
métodos de calentamiento eléctricos y han sido prácticamente
microorganismos y sus toxinas pueden causar retiradas de
explorado: directa e indirecta. En el caso de la corriente eléctrica
alimentos y brotes de origen alimentario graves. medidas
método directo se pasa directamente a la comida (llamada
preventivas eficaces y métodos de conservación inteligentes se
calentamiento óhmico, OH, o calentamiento por resistencia
han puesto en marcha para reducir el deterioro de los alimentos y
eléctrica). Con la electrocalefacción indirecta de la energía
para prolongar la vida útil de los alimentos (Corrales et al., 2014).
eléctrica
La industria alimentaria está interesada en desarrollar proceso
alternativo
es
primero
convertido
a
radiación electromagnética que posteriormente genera calor
dentro de un producto (de microondas (MW) y el calentamiento por
tecnologías
para llevar a cabo una
radiofrecuencia (RF)) (Deak, 324
antimicrobianos no convencionales de los alimentos que se
licheniformis,
Geobacillus
utilizan hoy en día en la industria o en fase de investigación y
parahaemolyticus están destruídos. El calentamiento óhmico es no
desarrollo.
sólo un proceso térmico útil en la estabilización de alimentos, sino
2014). Este estudio presenta algunos tratamientos
Estreptococo
thermophilus
stearothermophilus,
V.
también un pretratamiento para preparar tejidos vegetales antes de
ÓHMICA TRATAMIENTO (OH)
una masa
El calentamiento óhmico es un método de tratamiento térmico
extracción, o deshidratación).
operación de transferencia (por ejemplo, difusión,
en el que se hace pasar una corriente eléctrica alterna a través
PULSED campo eléctrico (PEF)
de productos alimenticios para generar calor internamente
(Darvishi et al., 2012). Este tratamiento aparece como una
solución para reducir el daño térmico porque calienta
procesamiento pulsada campo eléctrico (PEF) es una tecnología de
materiales de una manera rápida y homogénea y puede
procesamiento de alimentos térmica no, que utiliza ráfagas cortas de
permitir una mejor retención de vitaminas, pigmentos y
electricidad, proporcionando fresco- como, alimentos seguros y
nutrientes, lo que resulta en un menor daño térmico a lábil
reduce la pérdida de calidad (Wang et al., 2014). En, tratamiento
sustancias (Sarkis et al., 2012). La ventaja obvia
general PEF
son sistemas
tratos
óhmica
de
terminado
métodos convencionales es la falta de altas temperaturas de la
pared y
y
un sistema de manipulación de fluidos,
sistemas de monitoreo. La cámara de tratamiento se utiliza
transferir
el calor que limita
compuesto de cámaras de tratamiento de PEF, un generador de impulsos,
requisitos coeficientes (más gélido, 2012). Para nuestro conocimiento,
para electrodos de las casas y entregar un alto voltaje al
este es el único de calentamiento por resistencia eléctrica
material alimenticio. En general, se compone de dos
electrodos mantiene en posición por material aislante,
tecnología que exhibe una temperatura de pared
que puede ser más frío que el medio calentado, un
formando así un recinto que contiene el material alimenticio.
ensuciamiento que se puede mantener a un mínimo,
Por lo tanto, el diseño adecuado de la cámara de tratamiento
y una alta eficiencia energética
es un componente esencial para la eficiencia de la tecnología
(Goullieux y el dolor, 2014).
PEF (Elez- Martínez et al., 2012). En cuanto a los
tratamiento óhmico se utiliza en una amplia gama de aplicaciones
microorganismos
tales como precalentamiento, de cocción, blanqueo,
uniforme
una
esterilización y
pasteurización,
distribución de intensidad de campo eléctrico en la cámara de
extracción de productos alimenticios (Yildiz-Turp et al.,
tratamiento PEF es necesario para asegurar que cada célula
2013). Otros ejemplos de aplicaciones son los siguientes:
microbiana dentro de una población recibe el mismo tratamiento
sus potencial
PEF y, por lo tanto, para desarrollar modelos cinéticos matemáticos
para aumentar colorante
difusión en la remolacha, su capacidad para extraer la sacarosa
para la predicción de la inactivación microbiana y control de calidad
de la remolacha azucarera, y su posibilidad de mejorar la difusión
(Min et al., 2014). En comparación con la pasteurización térmica
de la leche de soja de la soja. Varios estudios anteriores han
tradicional, la tecnología PEF es un método de conservación de
demostrado un efecto adicional de la electricidad durante el
alimentos no térmica, que mata a la mayoría
calentamiento óhmico
de
planta
tejidos,
patógeno
vegetativo
o
deterioro
microorganismos y esporas bacterianas (Somavat et al.,
microorganismos y enzimas inactiva, y minimiza la pérdida
2013). Parque revisó los mecanismos efectivos
de sabor, color, textura, nutrientes,
de
eléctrico
corriente
y
en
calor
lábil
funcional
microorganismos y observó que el mecanismo puede incluir la
componentes de los alimentos (Han et al., 2009). La mayoría de los
interrupción de la integridad de membrana bacteriana o
estudios en PEF se han concentrado en aspectos de la ciencia de los
electrólisis de moléculas en la superficie celular. Cuando se
alimentos, tales como (Wang et al, 2014).: (. Zhao et al, 2011)
aplica un voltaje, aumenta la energía de la membrana de tal
extracción de compuestos bioactivos a partir de materia prima;
manera que un aumento en el tamaño de poro de la membrana
extensión de almacenamiento de alimentos vida útil por esterilización
se lleva a cabo hasta una transición a poros hidrófilos, donde
de alimentos y la inactivación de la enzima (Salvia-Trujillo et al.,
puede producirse la difusión libre (icier, 2012). Eso explica por
qué muchos microorganismos tales como Escherichia coli,
2011); mantenimiento físico - propiedad química y los valores
Bacillus subtilis, Bacillus
nutricionales de los alimentos (Zhao et al.,
2008); y degradando el comportamiento de los dos
325
pesticidas, metamidofos y clorpirifos en el jugo de manzana
que determinan la frecuencia de salida del magnetrón. La intensidad y
(Chen et al., 2009).
frecuencia del campo así como las propiedades dieléctricas del material
Los efectos de PEF sobre los microorganismos en los
determinan el grado de absorción de potencia volumétrica y la velocidad de
alimentos principalmente se han estudiado en zumos y leche,
generación de calor (Ozkoc, 2014). El calentamiento por microondas es el más
aunque ha habido intentos de utilizar tecnología de PEF para
eficiente en agua líquida, pero mucho menos eficiente en grasas y azúcares
procesar otros productos (Martin- Belloso et al, 2014). Efecto
(que tienen movimiento dipolo menos molecular), y el agua congelada (donde
antimicrobiano de PEF depende de la intensidad de campo
las moléculas no son libres de girar). MW calentando a veces se produce
eléctrico, el número de impulsos aplicados, temperatura y
debido a la resonancia de rotación de las moléculas de agua, que ocurre sólo
añadió antimicrobianos (Nguyen y Mittal,
en mucho más altas frecuencias, en las decenas de gigahercios (Dev et al.,
2012). El mecanismo de inactivación de nismos microor- en los procesos de
2006). El uso de esta tecnología en combinación con otras
calentamiento volumétrico se debe principalmente a los efectos térmicos. La
tecnologías no térmicas o calentamiento suave aumentaría
energía electromagnética en MW inactiva microbios a través de mecanismos
la destrucción microbiana (Martín-Belloso et al, 2014;.
térmicos convencionales, incluyendo la desnaturalización térmica irreversible
Piscina et al., 2001).
de las enzimas, proteínas, y ácidos nucleicos (Dev et al., 2012). El futuro de la
calefacción MW en aplicaciones de procesamiento de alimentos es
En los últimos años, ha habido un considerable interés en la
prometedor, pero exitosa exploración de aplicaciones de calefacción MW se
adopción de procesamiento PEF, y la investigación en el
basa en un conocimiento profundo de la interacción entre MW y alimentos, y
En otra
proceso de ampliación.
en la capacidad de predecir y proporcionar un patrón de calentamiento
aplicaciones que los alimentos, procesamiento de PEF también
deseado en alimentos para aplicaciones específicas. Estos hechos, junto con
puede mejorar el rendimiento de los procesos industriales, tales
la posibilidad de ofrecer sistemas continuos son vistos como ventajas en la
como la eliminación de agua de los lodos, o la extracción de los
industria de procesamiento de alimentos, aunque el problema de la no
azúcares y almidones de las plantas, debido a que las células
uniformidad sigue sin resolverse (Dev et al., 2012). pero exitosa exploración de
rotas liberan sus líquidos intracelulares más fácilmente en su
aplicaciones de calefacción MW se basa en un conocimiento profundo de la
entorno. (Kempkes, 2010).
interacción entre MW y alimentos, y en la capacidad de predecir y proporcionar
un patrón de calentamiento deseado en alimentos para aplicaciones
específicas. Estos hechos, junto con la posibilidad de ofrecer sistemas
continuos son vistos como ventajas en la industria de procesamiento de
TRATAMIENTO DE MICROONDAS (MW)
alimentos, aunque el problema de la no uniformidad sigue sin resolverse (Dev
Las microondas son radiación electromagnética con longitudes
et al., 2012). pero exitosa exploración de aplicaciones de calefacción MW se
de onda de 1 mm a 1 m de longitud y con frecuencias de
basa en un conocimiento profundo de la interacción entre MW y alimentos, y
aproximadamente 300 MHz a 300 GHz (Scaman et al., 2014).
en la capacidad de predecir y proporcionar un patrón de calentamiento
Desde su primera aplicación para cocinar, horno microondas se
deseado en alimentos para aplicaciones específicas. Estos hechos, junto con
han utilizado para muchos fines, incluyendo la síntesis química
la posibilidad de ofrecer sistemas continuos son vistos como ventajas en la industria de procesam
de sustancias orgánicas e inorgánicas, procesos industriales,
INFRARED TRATAMIENTO (IR)
Biosciences, industria alimentaria, y los tratamientos
ambientales, entre otros. El calentamiento dieléctrico, que utiliza
radiaciones electromagnéticas tales como microondas (MW) está
radiación IR es parte del espectro electromagnético en el rango de
ganando popularidad en la elaboración de alimentos (Hebbar y
longitud de onda entre 0,5 y 1,000 mm, que se utiliza principalmente
Rastogi, 2012) y que proporciona calentamiento volumétrico, lo
para el procesamiento de alimentos debido a las varias ventajas tales
que significa que el calor se genera en el interior
como una mayor capacidad de transferencia de calor, calentamiento
instantáneo debido a la penetración de calor directo, de alta eficiencia
energética, un tratamiento más rápido de calor, respuesta de
el material
regulación rápido, mejor control del proceso, no se calienta
a través de la absorción de
la energía electromagnética del campo aplicado. Microondas
aire circundante,
de los hornos domésticos y muchas aplicaciones industriales
equipo
se producen de manera eficiente por magnetrones de ondas
compacidad, un calentamiento uniforme, preservación de
continuas. Un magnetrón es un diodo de vacío en el que el
vitaminas, y menos posibilidades de pérdidas de sabor de la
cátodo está rodeado por un ánodo coaxial (Scaman et al.,
quema de los productos alimenticios (Rastogi, 2012). Toda la
materia encima de la temperatura de cero absoluto posee energía
2014). El ánodo tiene un número par de aletas que se extienden
electromagnética y emite radiación, en una amplia gama de
hacia el cátodo. Las áreas abiertas entre cada una de las paletas
frecuencias espectrales electromagnéticas (Susek, 2010). Estas
son cavidades resonantes
326
frecuencias son producidos por la oscilación de los átomos
amalgama de baja presión (LPA), y Els. LPM y MPM lámparas
individuales o moléculas con cargas eléctricas. La
son las principales fuentes para el tratamiento de la luz UV de
temperatura de la superficie de emisión tiene un impacto
alimentos líquidos, bebidas y bebidas
directo en estas frecuencias, y la cantidad total de energía
incluyendo el agua
radiada. Dado que la potencia radiada máxima en
tratamiento.
Sin embargo, las lámparas solamente LPM que emiten luz UV a
habitación
253,7 nm están actualmente aprobados por la FDA de Estados
temperatura se produce en la región IR (0,78 - 1000
Unidos para aplicaciones alimentarias (Keklik et al, 2012;.
mm) del espectro electromagnético, utilizando esta frecuencia
Koutchma, 2014). El uso de UV se ha propuesto para la
de la radiación tiene un significado especial, sobre todo en
pasteurización y la esterilización de superficies de los alimentos y
aplicaciones de alimentos (Ramaswamy et al., 2012).
de contacto (Fredericks et al, 2011;. Molina et al, 2014). Siendo el
potencial de la luz UV en la destrucción de bacterias, virus y
La tecnología IR se aplica generalmente a: la deshidratación de
parásitos ampliamente documentado (Mukhopadhyay y
verduras, pescado, pasta y arroz; harina de calentamiento; freír
Ramaswamy, 2012). El mecanismo de inactivación de UV es la
la carne; asar cereales; tostar café y cacao; y hornear galletas y
formación de fotoproductos en el ADN. luz UV inactiva a los
pan. La técnica también se ha utilizado para la descongelación,
microorganismos mediante la interrupción de su ácido nucleico
la pasteurización de pan y materiales de embalaje (Rastogi,
(ADN) a través de la formación de dímeros de pirimidina entre las
2015) de superficie. Sin embargo, el uso de la irradiación IR
moléculas de pirimidina adyacentes en la misma cadena de ADN.
para aplicaciones de descontaminación de los alimentos no ha
(Franz et al, 2009;. Lacroix, 2014). Los microorganismos pueden
sido ampliamente investigado y reportado; la literatura
encontrar sitios de protección en algunas superficies de productos
disponible se limita a unos pocos microorganismos y algunos
(por ejemplo, la lechuga, zanahorias) y puede migrar a estos sitios
alimentos crudos. Está claro que el equipo (lámpara, guía de
cuando se aplica la radiación UV. El daño de ADN infligido por la
onda, potencia, etc.) y los parámetros del proceso (tiempo,
radiación UV-C conduce a la letalidad mediante la alteración
potencia de la exposición, la distancia de aplicación, etc.) tienen
directa de ADN microbiana a través de la formación de dímeros
que ser optimizados para aplicaciones específicas
entre vecinos bases de nucleósidos de pirimidina en la misma
(Ramaswamy, et al.,
cadena de ADN (Birmpa et al., 2013). la capacidad de los
sistemas UV demostrado
2012).
Tratamiento ultravioleta (UV)
para entregar
la
rendimiento que es equivalente a las prácticas industriales
La radiación ultravioleta (UV) es la parte del espectro
existente utilizando el procesamiento térmico y logra objetivo de
electromagnético con longitudes de onda entre 100 y 400
seguridad alimentaria requerida. Los ejemplos de las aplicaciones
nm (Gómez-López et al.,
existentes y potenciales de la luz UV incluyen los productos de
2012). La luz ultravioleta (UV) es una intervención económica hacia
zumo, leche cruda, leche para queso, jarabes de azúcar, huevos
la mejora de las medidas de control de higiene en la industria
líquidos y componentes de huevo, y el vino y los ingredientes de
alimentaria. Saneamiento, la descontaminación, la desinfección, y la
proteína de suero de leche. Además, las ventajas únicas de
oxidación con luz UV es una tecnología versátil, Análisis
procesamiento de UV y el valor añadido productos han sido
medioambiental niños, que puede ser utilizado en las instalaciones
producidos en escala comercial (Koutchma, 2014).
de producción y almacenamiento de alimentos para reducir la
contaminación microbiana y por consiguiente para mejorar
seguridad de
Ultra Alta Presión (UHP)
productos terminados
(Koutchma, 2014). luz UV es emitida por la fuente que
consiste en una lámpara de destellos de gas inerte que
Procesamiento de alta presión (HPP) es un método de
convierte la electricidad de alta potencia a alta potencia
procesamiento de alimentos donde los alimentos se somete a
radiación. UV se clasifica en onda larga (UV-A; 315-400
presiones elevadas (hasta 87.000 libras por pulgada cuadrada o
nm), de onda media (UV-B; 280-315 nm), y de onda corta
aproximadamente 600 MPa), con o sin la adición de calor, para
(UV-C; 200-280 nm) diapasones. Unos pocos tipos de
lograr la inactivación microbiana o para alterar la atributos de
fuentes de luz UV continua son comercialmente disponibles
alimentos con el fin de lograr calidades de consumo deseado.
que incluyen lámparas LPM y MPM,
La tecnología también se conoce como
327
Procesamiento de alta presión hidrostática (HHP) y Ultra
El tratamiento con ozono
Procesamiento de Alta Presión (UHP) en la literatura. HPP
conserva la calidad alimentaria, mantiene la frescura natural, y
El ozono es una forma triatomic de oxígeno y se caracteriza
se extiende el microbiológica vida de almacenamiento de la
por un alto potencial de oxidación que transmite propiedades
comida (Gupta y Balasubramaniam, 2012; Ramaswamy et al,
bactericidas y virucidas. Es un potente agente antimicrobiano
2013).. La historia de la utilización de alta presión para
de amplio espectro activo frente a bacterias, hongos, virus,
inactivar los microorganismos en los alimentos data de 1899,
protozoos, y también contra esporas bacterianas y fúngicas.
cuando Hite demostró la aplicación de alta presión en la
El ozono inactiva a los microorganismos a través de la
conservación de la leche y más tarde para conservar frutas y
oxidación,
y el ozono residual
verduras (Gupta y Balasubramaniam, 2012). Estudios
a no tóxico
anteriores han demostrado que, al someter los alimentos a
descompone espontáneamente
altas presiones en el rango de 300 - 400 MPa, células
productos (oxígeno), lo que es una vista medioambiental agente
vegetativas de microorganismos y ciertas enzimas se puede
antimicrobiano amigable para su uso en la industria alimentaria
inactivar a temperatura ambiente sin degradación del sabor y
(Patil y Bourke, 2012). El creciente interés en nuevos sistemas de
los nutrientes. Sin embargo, las esporas bacterianas
procesamiento de alimentos y de preservación es accionado por un
solamente se pueden matar por altas presiones (600 - 700
número de factores incluyendo la preferencia del consumidor por
MPa) en
alimentos mínimamente procesados ​libre de conservantes químicos;
combinación con calor (> 70 ° C) (Daryaei y
brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos causadas
Balasubramaniam, 2012).
por patógenos tales como Salmonella, Escherichia coli, y Listeria
reciente
monocytogenes; y la aprobación de nuevas legislaciones de
alimentos Hoy en día, una amplia gama de de presión de valor
añadido tratada como
guacamole,
Fruta
altamente publicitado
batidos,
seguridad alimentaria en los EE.UU. y otros países (por ejemplo,
platos preparados con carne y
la FDA, 2011) (Chawla et al., 2012). Uno de los factores más
verduras, ostras, jamón, tiras de pollo, jugos de frutas y salsa
importantes en la eficacia de la aplicación de ozono es la
(Ramaswamy et al., 2013) están disponibles para los
temperatura de tratamiento, ya que afecta a la solubilidad, la
consumidores. Para llevar a cabo el procesamiento de HP
estabilidad y la reactividad de gas. Al aumentar la temperatura, la
cíclicamente en una línea de producción, es necesario diseñar
velocidad de reacción también aumenta pero ozono se vuelve
un equipo HP con capacidad y durabilidad suficientes. Bien
menos soluble y menos estable. Por lo tanto cuando aumenta la
diseñado equipo HP debe estar compuesto de una cámara de
temperatura de tratamiento, el aumento de la reactividad del
presión, cierres para sellar la cámara, un dispositivo para
ozono es negada por la disminución de su estabilidad, sin causar
mantener los cierres durante el procesamiento, bombas de
cambios significativos en
intensificadores de HP, sistemas para monitorear y controlar
la presión y
la eficacia de ozono (Carden como et al., 2011). El ozono es ahora una
temperatura, un dispositivo de control de temperatura, y un sistema de
tecnología comercial aceptado en muchos aspectos de la industria de
producto de manipulación para la transferencia del producto desde y hacia
alimentos agricultura, que van desde el riego y el tratamiento del
la cámara de presión (Tao et al.,
suelo, de la pulverización cultivos, el control del olor en el alojamiento
2014). líquidos Después del tratamiento, el producto bombeable (por
de animales y para usos en plantas de procesamiento de alimentos
ejemplo jugos) puede ser bombeado a una línea de llenado aséptico,
(agua
similar a la utilizada para la temperatura ultra-alta (UHT) a un
y el aire
tratamiento,
tratamiento que envasarse en botellas de vidrio o envases de cartón a
elaboración, envasado y almacenamiento) (Rice,
dos aguas. La realización de los conceptos de esterilización HPP para
2010). Mientras tanto,
alimentos de baja acidez podría representar un gran avance en la
tratamiento con ozono indicada
distribución ambiental, ya que dará lugar a mejores niveles
candidato para la industria pesquera (Okpala,
comida
literatura tiene
pertinente
para ser un buen
nutricionales y sensoriales de alimentos en conserva (Daryaei y
2014). En los últimos años se ha reconocido que la
Balasubramaniam, 2012).
combinación de ozono con otra aceptables
procesamiento de alimentos
tecnologías
(Agua electrolizada, el ultrasonido, el embalaje aire modificado,
radiación ultravioleta) puede superar las deficiencias de ozono
empleando por sí mismo para resolver un problema de desinfección
alimento en particular
328
(Rice, 2010). Bermúdez- Aguirre y BarbosaCánovas
(2012) demostrado
efectividad de
O157: H7 en las semillas de alfalfa, Aspergillus niger
ese
la
esporas de harina de maíz, Listeria monocytogenes
la desinfección con ozono
y E. coli O157: H7 en los filetes de salmón crudo
tratamiento está influenciada por la dosis del agente, el tiempo
Salmonella enterica y E. coli O157: H7 en las frambuesas
y
de exposición y la superficie del producto alimenticio. La
y L.
fresas
superficie lisa de verduras como los tomates representa un
monocytogenes Se han reportado en los alimentos para lactantes, lo
producto fácil para permitir el contacto directo del
que indica que esta tecnología podría ser una poderosa opción no
desinfectante con la bacteria. Cuando la superficie se vuelve
química (sin residuos) para la descontaminación de los alimentos ( Gómez
más complejo en términos de porosidad y rugosidad,
et al., 2012).
la
El tratamiento con plasma
inactivación parece ser más complicado y reducida. Algunos
cambios en el color de los productos se pueden controlar si el
tiempo de exposición y / o concentración del agente de
El plasma frío es prometedora como una tecnología de procesamiento
desinfección se mantienen lo
de alimentos no térmico. penachos de plasma se han usado para
baja como sea posible
para inactivar
la
tratar el vidrio, electrónica, textiles, papel y otros productos. Más
microorganismo, pero aún conservando la calidad del
recientemente se convirtió en un tema de investigación como una
producto.
intervención para mejorar la seguridad de los alimentos. Sin embargo,
los aspectos técnicos de plasma frío son todavía en gran parte
PULSED luz de tratamiento (PLT)
desconocida
tecnología de luz pulsada (PLT) implica el uso de lámparas de
procesadores, e investigadores (Niemira, 2014). la tecnología de
destellos de gas inerte que convierten de corta duración y alta
plasma frío está ofreciendo muchas aplicaciones potenciales para el
potencia de impulsos eléctricos. La radiación electromagnética
envasado de alimentos. A pesar de que fue desarrollado
se emite y se propaga por medio de ondas que difieren en
originalmente para aumentar la energía superficial de polímeros, la
longitud de onda, frecuencia y energía. El termino
adherencia mejora y capacidad de impresión,
“Luz” se utiliza generalmente para significar la radiación en
surgido como una poderosa
a
los productores de alimentos,
Recientemente ha
herramienta para la superficie
que oscila de aproximadamente 100 a 1100 nm,
descontaminación de ambos productos alimenticios y materiales de
que incluye rayos ultravioletas (UV, λ = 100-
envasado de alimentos (Pankaj et al., 2014). fuente de plasma puede
400 nm, aproximadamente subdividido en UV- A, λ =
ofrecer significativamente diferentes modos de aplicación. A-chorro de
315-400 nm, la radiación UV B, λ = 280- 315 nm, los rayos UV C, λ =
plasma
200-280 nm, y UV de vacío, λ = 100- 200 nm),
ejemplo, se puede aplicar a una muestra directamente, si la
luz visible (VL, λ = 400- 700 nm), y los rayos IR
distancia de tratamiento se lleva a cabo suficiente que los
(IR, λ = 700- 1100 nm) (Cacace y Palmieri,
filamentos de plasma están tocando la superficie de la muestra
2014). Pulsada luz resulta en muy pocos compuestos residuales y
corto. Este modo permite para las interacciones de la
no implica el uso de sustancias químicas que provocan la
composición completa de las especies de plasma con la
contaminación o los daños ambientales seres humanos. Además,
superficie de la muestra (Baier et al., 2014). Hay tres
dado que una lámpara de xenón no contiene mercurio, que también
mecanismos principales por el cual plasma frío inactiva
es más eco-amigable que una lámpara UV. Cada flash tiene una
microbios: (1) la interacción química directa de las células con las
intensidad casi 20.000X la de la luz solar a nivel del mar, y contiene
especies reactivas y partículas cargadas; (2) daño UV de los
longitudes de onda UV que no lo hacen
componentes celulares y las membranas; (3) la rotura de la
para
cadena de ADN mediado por UV. Si bien un modo de acción
llegar a la superficie de la tierra desde que son filtrados por
puede ser más predominante que otro en cualquier sistema de
la atmósfera (Choi et al., 2009). inactivación microbiana se
plasma frío dado, la mayor eficacia desinfectante será el
atribuye principalmente a daño fotoquímico causado por el
resultado de múltiples mecanismos antimicrobianos (Niemira,
componente UV-C, aunque también se ha propuesto daños
fototérmica (Hierro et al., 2012). Diversos estudios han
demostrado el efecto positivo de la luz pulsada sobre la
2014). Especial atención debe prestarse a los productos
inactivación de las poblaciones microbianas en las
alimenticios, que no se someten a (procesos de pasteurización y
superficies de los alimentos. Las reducciones en los
esterilización) tratamiento térmico adicional,
recuentos de Escherichia coli
como platos listos para consumir. por
ejemplo,
329
la descontaminación de secado
productos, como hierbas y especias es difícil, debido a que la
atmósfera que rodea un producto alimenticio dentro de un
resistencia de los microorganismos, especialmente esporulados
paquete, y el empleo de materiales de embalaje y formatos
queridos, en un medio con un bajo una w es mayor cuando se
con un nivel adecuado de barrera de gas para mantener la
compara con la resistencia de los mismos microorganismos en
atmósfera modificada en un nivel aceptable para la
un medio rico en agua. Por lo tanto, el sistema de plasma remoto
preservación de la comida. Cambio de la atmósfera
fue capaz de inactivar esporas bacterianas, bacterias
gaseosa puede significar la eliminación de aire por
vegetativas, mohos y levaduras en condiciones ambientales
completo, es decir, por kaging PAC-vacío, o la sustitución
sobre diferentes tipos de hierbas y especias con diversas
de aire con otros gases (emblema, 2013). Su uso se ha
proporciones en superficie a volumen (Hertwig et al., 2014).
extendido a los peces, productos frescos, pasta, pizza,
otros productos horneados y productos secos como las
nueces y aperitivos, y se cree que el MAP es el método
más rápido crecimiento de la conservación de alimentos a
expensas de los métodos más tradicionales, como
ENVASES ACTIVOS
tratamiento en autoclave y la congelación (emblema, 2013).
Los avances en el envasado de alimentos han evolucionado
Otro hecho interesante es incurporation de agentes
en respuesta a la necesidad de protección del producto
antimicrobianos directamente en el embalaje,
alimenticio de los ambientes externos e internos y en
respuesta a las expectativas del consumidor para la
comodidad y seguridad del producto (Singh y Heldman, 2014).
2011).
envases activos puede ser visto desde diferentes perspectivas.
Por ejemplo, un tecnólogo de alimentos estará interesado en
materiales de envasado de alimentos antimicrobianos se extienden
estudiar los efectos de las soluciones de envasado activo en la
la fase de latencia y reducen la fase de crecimiento de los
calidad de los alimentos; un ingeniero de polímero se centrará su
microorganismos con el fin de extender la vida útil y para mantener
atención en la modificación de polímeros tradicionales para
la calidad y la seguridad alimentaria. (Realini y Marcos, 2014). Se
modular la absorción o liberación de sustancias activas; un
ha consi- dered como un método complementario a los métodos de
científico químico se centrará sus investigaciones sobre las
conservación existentes para controlar los microorganismos
interacciones entre las sustancias activas y los alimentos, y así
indeseables en los alimentos por medio de la incorporación de
sucesivamente (Limbo y khaneghah, 2015).
sustancias antimicrobianas en las láminas de embalaje o de la
aplicación como un recubrimiento sobre el material de embalaje
(Yildirim, 2011).
envases activos es un enfoque innovador para mejorar la
vida útil de los productos alimenticios al tiempo que mejora
Encapsulación de compuestos antimicrobianos
su calidad, seguridad e integridad. Envase activo se puede
definir como un sistema de envasado que
interactúa con el
componentes del paquete y la comida para extender la vida útil o para
En los últimos años, los antimicrobianos naturales han atraído
mejorar las propiedades de seguridad o sensoriales de los alimentos,
considerable atención debido a la mayor concienciación de los
mientras que el mantenimiento de la calidad de
consumidores sobre los aspectos de calidad y seguridad
el producto envasado. Activo
alimentaria (Donsi et al., 2011). Nanoencapsulación de
compuestos bioactivos representa un enfoque viable y
sistemas de envasado se pueden clasificar en sistemas con fármaco de
(emisores) que añaden
liberación
eficiente para aumentar la estabilidad física de las sustancias
compuestos a los alimentos envasados ​o en el espacio de
activas, protegerlos de las interacciones con los ingredientes
cabeza, o sistemas depuradores activos (absorbedores),
de los alimentos y, debido al tamaño subcelular, aumentando
cual
retirar
su bioactividad. En el caso de los antimicrobianos, la
no deseado
compuestos de los alimentos o de su entorno (Yildirim,
encapsulación puede aumentar la concentración de los
2011).
compuestos bioactivos
Uno de los sistemas de envasado activo primeros fue
envasado en atmósfera modificada (MAP) (Singh y
Heldman,
en
2014). Modificado
comida
áreas
dónde
microorganismos se encuentran preferiblemente, por ejemplo
envasado en atmósfera (MAP) es un sistema de envasado
fases ricas en agua o interfaces líquido-sólido (Donsi et al.,
que implica cambiar la gaseoso
2011).
330
tecnologías de encapsulación que reducen eficazmente la
campo de investigación en todo el mundo. Los agentes
interacción antimicrobiano con alimentos com- ponentes o
antimicrobianos se han añadido con éxito a películas compuestas
protegen compuestos antimicrobianos a partir de las medidas de
comestibles a base de polisacáridos o proteínas tales como
procesamiento de alimentos tienen el potencial de mejorar la
almidón, derivados de celulosa, quitosano, alginato, y puré de
seguridad microbiológica del listos para comer alimentos (Taylor
fruta, aislado de proteína de suero, proteína de soja, albúmina de
et al., 2008). Muchos compuestos se han encapsulado; algunos
huevo, gluten de trigo, o caseinato de sodio (Chamorro et al .,
de ellos son antioxidantes, aromas, y compuestos
2011). La principal desventaja de estas técnicas es la pérdida de
antimicrobianos. Cada uno de los diferentes sistemas de
calidad de los revestimientos y películas comestibles puesto que
encapsulación tiene ventajas y desventajas. En general, los
no hay control sobre la forma, tamaño y distribución de tamaño de
sistemas lación nanoencapsu- tienen excelentes propiedades de
los elementos dispersos (por ejemplo, aditivos, ingredientes, etc.)
liberación sostenida, el tamaño subcelular, y tibilidad biocompa-
y la matriz de estructura de soporte es pobre . otra desventaja
con el tejido y las células, permitir que las alteraciones en la
biodisponibilidad de fármacos, y mejorar el perfil farmacocinético
de numerosos ingredientes activos. Además, la encapsulación
de estas técnicas es que el espesor de las películas en
de compuestos antimicrobianos
general no es constante o controlada (Skurtys et al., 2010).
reducido
su
toxicidad,
la
resistencia es vencida, y el costo de usarlos se disminuye debido
Tratamiento con radiofrecuencia
a una menor cantidad de la sustancia activa
es
necesario. limitaciones de
todos
radiofrecuencia (RF) formas de calefacción parte de un grupo de
sistemas de nanoencapsulación para su uso en la industria
técnicas innovadoras basadas en el calentamiento
alimentaria están relacionados con sus altos costes de producción y
electromagnético (ejemplo:
la falta de materiales permitidos (Blanco- Padilla et al., 2014).
y microondas), y, los métodos no térmicos (tales como alta
infrarrojo,
presión, ondas eléctricas y ultrasónicas pulsadas) que han
sido promocionado para tener el potencial de proporcionar
alimentos de alta calidad desde un punto de vista económico
películas comestibles
(Awuah et al., 2005). El uso de campos eléctricos de
Una película comestible se define como una capa delgada, que
frecuencia de radio (RFEF) como un método de
puede ser consumido, recubierta por un alimento o colocado como
pasteurización se ha estudiado durante más de 60 años. Ha
barrera entre el alimento y el entorno circundante (Skurtys et al.,
habido un largo debate durante más de 50 años sobre si hay
2010). El uso de películas comestibles en la protección y
efectos no térmicos asociados a los campos
conservación de alimentos ha aumentado recientemente, ya que
electromagnéticos (Trujillo y Geveke, 2014). En un sistema
ofrecen varias ventajas sobre los materiales sintéticos, tales como
de calentamiento por RF, el generador de RF genera un
ser biodegradable y ecológico. Cuando esas películas tienen
campo eléctrico alterno entre dos electrodos. El material a
contacto con los alimentos, la humedad de los alimentos inducir
calentar se coloca entre los electrodos, donde la energía
membrana del liposoma para liberar lentamente extractos
alterna provoca la polarización, en la que
antimicrobianos que será atrapado entre la superficie de los
alimentos y de la membrana del liposoma. Este hecho es más
las moléculas
eficiente para deterioro de los alimentos y la inhibición de
en
el material
sí mismos
enfrentar
patógenos de alimentos microorganismos porque mantener una
reorientar continuamente
alta concentración. Por otra parte, película comestible tiene
polos opuestos. A frecuencias de radio (por ejemplo, 27,12
habilidades para retardar humedad, oxígeno, aromas y el
MHz), el campo eléctrico alterna 27,120,000 veces por
transporte de soluto (Mekkerdchoo et al., 2010).
segundo. La fricción resultante del movimiento de rotación de
las moléculas y a partir del desplazamiento de carga de
espacio hace que el material para disipar rápidamente la
energía en forma de calor en toda su masa (Orsat y Raghavan,
El desarrollo de nuevas películas comestibles naturales con
la adición de compuestos antimicrobianos para la
2014). Aunque idéntica a la de microondas en términos de sus
conservación de frutas y verduras frescas y mínimamente
características de calentamiento, frecuencia de radio tiene la
procesados ​es un reto tecnológico para la industria y un
ventaja adicional de calentamiento uniforme en los alimentos
muy activo
homogéneos, y
331
más importante de todo, la profundidad de alta penetración que podría
de galletas en puntos de venta de hornos de cocción, y la fusión de la
ser utilizado para pasteurizar o esterilizar productos líquidos. Para la
miel (Wang et al., 2003). Como método de calentamiento rápido,
calefacción de RF, la profundidad de penetración es generalmente
calentamiento por RF ofrece una ventaja de velocidad derable consi-
mayor que 1 m, y se puede determinar a partir de una relación que
sobre métodos de calentamiento convencionales, en particular en
encarna la constante dieléctrica, el factor de pérdida, la velocidad de
alimentos sólidos en el que la transferencia de calor es
propagación de la onda en el vacío y, frecuencia de funcionamiento.
predominantemente gobernada por la conducción de calor. Sin
Dependiendo de la concentración y la temperatura, la profundidad de
embargo, incluso con esta gran ventaja y el hecho
ese
penetración de las soluciones de almidón osciló desde 0,2 hasta 2,1 m
esta
en la gama de frecuencias de radio, mientras que la sal enriquecida
La tecnología ha estado disponible durante muchos años, su
soluciones de almidón tuvieron profundidades relativamente bajos de
aceptación por la industria han sido relativamente lento (Marra et al.,
penetración (Awuah et al., 2005).
2008).
En la Tabla 1 se presenta una visión general del presente trabajo,
Cathcart y el Parque estudiados por primera vez el uso de calentamiento
en donde para cada analizó nueva tecnología se describen los
por RF para descongelar los huevos congelados, frutas, verduras y
parámetros que fueron utilizados por los investigadores en el
pescado. calentamiento dieléctrico de radiofrecuencia se utiliza
tratamiento de productos alimenticios. Estos parámetros se
ampliamente en aplicaciones industriales tales como productos textiles
presentan como eficaz para la descontaminación de los alimentos
secado (carretes, mechas, madejas), final de secado de papel,
y prolongación de la vida útil.
deshidratación definitiva
Tabla 1. Los parámetros utilizados por los investigadores en el tratamiento de los productos alimenticios
Poco convencional
tratamiento
Jugo de granada
tratamiento óhmico
parámetros
Producto
pulpa de arándano
Jugo de tomate
gradiente de voltaje = 30- 35 V / cm
Tensión = 160V, 200 V y 240
V
Frecuencia = 10 y 60
kHz
Autor, año
Darvishi et al., 2012
Sarkis et al., 2012
Somavat et al., 2013
Intensidad de campo eléctrico =
bebida de té verde
18,1 kV / cm; 27,4 kV / cm y
Zhao et al., 2008
38.4kV / cm
Intensidad de campo eléctrico = 30 kV
PEF
Maicena
/ cm, 40 kV / cm y 50 kV / cm
Han et al., 2009
Temperatura = 50 ° C
El glutatión de
diferentes productos
intensidad del campo eléctrico =
9,74 kV / cm Frecuencia =
Wang et al., 2014
2549.08Hz
Temperatura = 40 ° C
cilindros de manzana
microondas potencia incidente =
3 y 10 W / g Velocidad del aire =
Bilbao- Sainz et al.,
2006
1m/s
Temperatura = 40 ° C
MW
mitades de fresas
microondas potencia incidente =
0,2 W / g Velocidad del aire =
Contreras et al., 2008
2,6 m / s
P = 300W, 450W, 600W y
tortilla de patatas
800W
Valero et al., 2014
τ = 30 y 40 años
Temperatura = 100-160 DO
Avellana
La activación de energía =
1891.6kJ / kg
332
Ozdemir y Devres,
2000
IR
Intensidad = 3000 W / m 2,
rodajas de plátano
4.000 W / m 2 y
Zhongli et al., 2008
5000W / m 2,
Porcino y pescado
gelatina
UV
filetes de lubina
Radiación dosis absorbida
= 2-10 kGy
λ = 250 mm
Presión = 200- 600 MPa
lichi ( chimensis litchi Sonn.
Temperatura = 20- 60 ° C τ = 10
UHP
min y 20min
Maicena
Presión = 0,1 a 400 MPa
Sung y Chen, 2013
Molina et al., 2014
Phunchaisri y
Apichartsrangkoon,
2005
Choi et al., 2009
La concentración de ozono =
Orégano seco
2,8 mg / L y 5,3 mg / L
Torlak et al., 2013
τ = 120min
El tratamiento con ozono
40 y 60 mol / mol τ = 30 min, 60
Granos de trigo
min, 120 min
Savi et al., 2014
y 180 min
Fluencias dosis = 0,7 J / cm 2,
Carne de vaca y de atún rebanadas
PLT
manzanas frescas cortadas
El tratamiento con plasma
guindo Marasca
jugo
frío atmosférica
fresa
plasma
Carne
Pescado grasoso
envases activos
los pescados grasos No-
Leche
Leche de soja
RF
pimiento rojo y negro
2.1j / cm 2, 4,2 J / cm 2, 8,4 J / cm 2 y
11,9 J / cm 2
Fluencias dosis =
71.6J / cm 2
Volumen de jugo = 3 ml
τ = 3min
DBD = 60 kV 50 Hz de
frecuencia =
60-70% de CO 2 y 30- 40%
N2
40% de CO 2 y 60% N 2
30% O 2, 40% de CO 2 y 30% N 2
Hierro et al., 2012
Gómez et al., 2012
Garofulic et al., 2014
Misra et al., 2014
Cooksey, 2014
Cooksey, 2014
Cooksey, 2014
Frecuencia = 27,12 MHz
Awuah et al., 2005
Frecuencia = 28MHz
Uemura et al., 2010
Frecuencia = 27,12 MHz
Kim et al., 2011
especia
CONCLUSIONES
Investigación en la novela de calentamiento de alimentos, para
incluido una descripción del mecanismo de tratamientos no
aplicaciones tales como cocinar, pasteurisa- ción / esterilización,
convencionales; una visión general de los equipos típicos utilizados
antihielo,
para los tratamientos no térmicos; ejemplos de la amplia gama de
descongelación y
de secado, a menudo se centra en áreas tales como la
estos métodos en aplicaciones de procesamiento de alimentos que
evaluación del tiempo de procesamiento, la evaluación de la
se han propuesto en la literatura científica en los últimos años, con
uniformidad de calentamiento, la evaluación del impacto en los
la correspondiente descripción de los efectos de los tratamientos no
atributos de calidad del producto final, así como la predicción de
convencionales en los atributos de calidad de los productos.
la eficiencia energética de estos procesos de calentamiento
(Marra et al. , 2008).
El objetivo de la presente revisión es establecer los tratamientos
EXPRESIONES DE GRATITUD
antimicrobianos convencionales para alimentos, como lo
demuestran las publica- ciones arbitrados que han aparecido en
Este artículo fue publicado bajo el marco de las asociaciones
esta área en los últimos años. Además también se discutieron las
en las áreas prioritarias del programa, PCCA Contrato no.
futuras tendencias de la investigación en este campo. Para
164/2014, RAFSIG.
garantizar una visión global está previsto, en este documento
333
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