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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/278684289 Nuevas Tecnologías de Conservación de Alimentos 2010 2Ed-Resumen Book · June 2015 DOI: 10.13140/RG.2.1.4187.6641 CITATIONS 5 READS 49,609 1 author: Antonio Morata Universidad Politécnica de Madrid 192 PUBLICATIONS 4,721 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Antonio Morata on 19 June 2015. The user has requested enhancement of the downloaded file. https://www.researchgate.net/publication/278684289_Nuevas_Tecnologias_de_Conservacion_de_Alimentos_2010_2Ed-Resumen?enrichId=rgreq-cc53f47ec3ca115f70133e397797297d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3ODY4NDI4OTtBUzoyNDE5Njg4OTQ3MDU2NjRAMTQzNDcwMTI4ODIyNQ%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/publication/278684289_Nuevas_Tecnologias_de_Conservacion_de_Alimentos_2010_2Ed-Resumen?enrichId=rgreq-cc53f47ec3ca115f70133e397797297d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3ODY4NDI4OTtBUzoyNDE5Njg4OTQ3MDU2NjRAMTQzNDcwMTI4ODIyNQ%3D%3D&el=1_x_3&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-cc53f47ec3ca115f70133e397797297d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3ODY4NDI4OTtBUzoyNDE5Njg4OTQ3MDU2NjRAMTQzNDcwMTI4ODIyNQ%3D%3D&el=1_x_1&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Antonio-Morata?enrichId=rgreq-cc53f47ec3ca115f70133e397797297d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3ODY4NDI4OTtBUzoyNDE5Njg4OTQ3MDU2NjRAMTQzNDcwMTI4ODIyNQ%3D%3D&el=1_x_4&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Antonio-Morata?enrichId=rgreq-cc53f47ec3ca115f70133e397797297d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3ODY4NDI4OTtBUzoyNDE5Njg4OTQ3MDU2NjRAMTQzNDcwMTI4ODIyNQ%3D%3D&el=1_x_5&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/institution/Universidad_Politecnica_de_Madrid?enrichId=rgreq-cc53f47ec3ca115f70133e397797297d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3ODY4NDI4OTtBUzoyNDE5Njg4OTQ3MDU2NjRAMTQzNDcwMTI4ODIyNQ%3D%3D&el=1_x_6&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Antonio-Morata?enrichId=rgreq-cc53f47ec3ca115f70133e397797297d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3ODY4NDI4OTtBUzoyNDE5Njg4OTQ3MDU2NjRAMTQzNDcwMTI4ODIyNQ%3D%3D&el=1_x_7&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Antonio-Morata?enrichId=rgreq-cc53f47ec3ca115f70133e397797297d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3ODY4NDI4OTtBUzoyNDE5Njg4OTQ3MDU2NjRAMTQzNDcwMTI4ODIyNQ%3D%3D&el=1_x_10&_esc=publicationCoverPdf NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS Segunda Edición. Año 2010 Antonio Morata Barrado A. Madrid Vicente Ediciones Calle Almansa, 94 28040-Madrid Teléfono 915336926 Fax 915530286 Internet: www.amvediciones.com e-mail: amadrid@amvediciones.com © Segunda edición 2010 Antonio Morata Barrado © Segunda edición 2010 A. Madrid Vicente Ediciones ISBN: 978-84-96709-20-1 (1ª Edición) ISBN: 978-84-96709-41-6 (2ª Edición) Queda prohibida la reproducción total o parcial de este libro. http://www.amvediciones.com/ mailto:amadrid@amvediciones.com Prólogo Prólogo a la segunda edición Un año después, y tras el agotamiento de la anterior, sale esta nueva edición revisada y aumentada en un nuevo capítulo. Se mantiene la vocación pedagógica del texto, a la vez que la de libro técnico de consulta, en un ámbito, las nuevas tecnologías de conservación, en el cual la información no es amplia, aunque si la aplicación que tienen en la industria, que cada vez es mayor. En esta segunda edición, se ha modificado el formato para hacerla más manejable. El nuevo capítulo adicionado versa sobre el quitosan, un polisacárido con actividad biológica e interesantes aplicaciones derivadas de sus propiedades. Las aplicaciones tienen en cuenta su condición bacteriostática/microbicida, su capacidad de polimerizar y ser incorporado a biofilms y recubrimientos comestibles y su biocompatibilidad que hace de el un interesante polímero en aplicaciones biomédicas. Espero que el interés que despierte en tecnólogos e ingenieros de alimentos se corresponda con la utilidad y aplicación del contenido en industria alimentaria. Una industria cada vez más innovadora, que se adapta a los gustos y necesidades del consumidor y que cada vez más, precisa de técnicas de conservación no convencionales que mantengan la calidad, seguridad y frescura de los alimentos El autor Madrid, Abril de 2010 Prólogo Prólogo a la primera edición Desde que el hombre comenzó a cultivar plantas y domesticar animales en el incipiente nacimiento de la agricultura neolítica, se encontró con el problema de conservar los alimentos de una estación a otra y conocer las operaciones para transformarlos. A partir de entonces las necesidades de preservar los alimentos, y la industrialización de los mismos se ha hecho cada vez mayor, en particular por el aumento masivo de la población del mundo y el correspondiente desplazamiento de las zonas rurales a las ciudades. La industrialización condujo a un apilamiento humano en pueblos y ciudades creando una situación que requería un suministro amplio de alimentos estables que se puedan almacenar y transformar, y se adecuen a las demandas de la sociedad actual que manifiesta también su preocupación por la salud, y por las tecnologías de producción que minimicen la contaminación ambiental. Por otro lado, la moderna industria alimentaria, con su ya sólida base científica, es un ejemplo de nivel de complejidad y de cuidados de elaboración que prevalece actualmente a nivel mundial. Ninguna otra industria con excepción de la farmacéutica, está sujeta a tantas normas y controles por parte de los organismos públicos, cumpliéndose así los fines fundamentales de la tecnología de alimentos: la elaboración higiénica de alimentos de calidad, y la conservación en el tiempo de acuerdo con su carácter más o menos perecedero. Como continuación a la exposición precedente, me complace presentar la obra “NUEVAS TECNOLOGIAS DE CONSERVACION DE ALIMENTOS” , que con eminente carácter didáctico aborda las más importantes tecnologías emergentes de conservación, los equipos utilizados, su influencia en los atributos de calidad, con una sólida información microbiológica, bioquímica, y de ingeniería alimentaria. Cuenta así mismo con numerosas citas bibliográficas,- que documentan científicamente los diferentes capítulos-, y con unas ilustraciones sumamente explicativas de los procesos, además de numerosas aplicaciones prácticas a los diferentes sectores productivos. Su autor, ANTONIO MORATA BARRADO, a su condición de alumno distinguido durante sus estudios de Ingeniería Agronómica en la Universidad Politécnica de Madrid, y de Prólogo Química Orgánica el Universidad Nacional de Educación a Distancia, une unas dotes excelentes para la transmisión de conocimientos como Profesor Titular de Tecnología de Alimentos. La formación académica y su actividad investigadora,-Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Madrid, Premio Extraordinario de Tesis Doctoral, Instituto de Fermentaciones Industriales CSIC, Institute of Food Research (Norwich, UK), Premio Universidad Politécnica Jóvenes Investigadores 2007-, le perfilan como un acreditado tecnólogo de alimentos, y espero que a corto plazo un enólogo de prestigio. José Antonio Suárez Lepe Catedrático de Tecnología de Alimentos Universidad Politécnica de Madrid. Punta Umbría, Agosto de 2008. Índice I. Introducción I.1. Necesidad de nuevas técnicas de conservación en la moderna industria alimentaria I.2. Tecnologías emergentes de conservación de alimentos I.3. Ventajas e inconvenientes de las tecnologías emergentes de conservación de alimentos I.4. Evaluación de la efectividad de tecnologías emergentes de conservaciónI.5. Estructura temática I.6. Referencias II. Presiones hidrostáticas elevadas II.1. Descripción de la técnica II.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada II.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles II.3.1. Efecto de la especie de microorganismo y morfología en la sensibilidad a HHP II.3.2. Efecto de la naturaleza y composición de la membrana en la sensibilidad a HHP II.3.3. Microorganismos indicadores del efecto de HHP en alimentos II.4. Mecanismos de resistencia microbiana II.4.1. Formas de resistencia. Esporas. II.4.2. Actividad metabólica II.4.3. Adaptación al estrés. II.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos II.5.1. Efectos sobre la estructura II.5.2. Efectos sobre la fracción de volátiles aromáticos II.5.3. Efectos sobre el color II.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos II.7. Equipos II.8. Aplicaciones industriales II.8.1. Leche II.8.2. Queso II.8.3. Yogur. II.8.4. Otros productos lácteos II.9. Viabilidad económica II.10. Aspectos legislativos y regulación II.11. Referencias III. Pasterización y esterilización por extrusión III.1. Descripción de la técnica III.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada III.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles III.3.1. Efecto de la especie de microorganismo en la sensibilidad térmica III.3.2. Microorganismos indicadores del efecto de tratamientos térmicos aplicados por extrusión en alimentos III.4. Optimización del tratamiento térmico por extrusión III.4.1. Efecto del tratamiento térmico por extrusión sobre la población de microorganismos mesófilos y termófilos III.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos III.5.1. Efectos sobre la estructura III.5.2. Efectos sobre la fracción de volátiles aromáticos Índice III.5.3. Efectos sobre el color III.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos III.7. Equipos III.8. Aplicaciones industriales III.9. Viabilidad económica III.10. Aspectos legislativos y regulación III.11. Referencias IV. Deshidratación por fluidos supercríticos IV.1. Descripción de la técnica IV.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada IV.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles IV.3.1. Actividad de agua límite para distintos tipos microbianos IV.3.2. Clasificación de los alimentos por su aw. Microorganismos alterantes y patógenos contaminantes. IV.4. Mecanismos de resistencia microbiana IV.4.1. Mecanismos de resistencia de bacterias a aw baja. IV.4.2. Mecanismos de resistencia de levaduras y mohos a aw baja. IV.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos IV.5.1. Efectos sobre la estructura IV.5.2. Efectos sobre la fracción de volátiles aromáticos IV.5.3. Efectos sobre el color IV.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos IV.7. Equipos IV.8. Aplicaciones industriales IV.9. Viabilidad económica IV.10. Aspectos legislativos y regulación IV.11. Referencias V. Pasteurización/esterilización por calentamiento no óhmico V.1. Descripción de la técnica V.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada V.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles V.3.1. Resistencia de los microorganismos a distintos tratamientos térmicos V.4. Mecanismos de resistencia microbiana V.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos V.5.1. Efectos sobre la estructura V.5.2. Efectos sobre la fracción de volátiles aromáticos V.5.3. Efectos sobre enzimas V.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos V.7. Equipos V.8. Aplicaciones industriales V.8.1. Leche V.8.2. Productos cárnicos V.8.3. Precocinados V.8.4. Zumos y bebidas V.9. Viabilidad económica V.10. Aspectos legislativos y regulación V.11. Referencias VI. Radiaciones ionizantes Índice VI.1. Descripción de la técnica VI.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada VI.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles VI.3.1. Sensibilidad a radiaciones ionizantes de distintos organismos vivos VI.3.2. Efecto de la especie de microorganismo en la sensibilidad a radiaciones ionizantes VI.3.3. Sensibilidad a irradiación de microorganismos patógenos alimentarios no esporulados. Microorganismos indicadores. VI.4. Incremento de la sensibilidad a radiación y otros parámetros en microorganismos dañados por irradiación. VI.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos VI.5.1. Efectos sobre la estructura VI.5.2. Efectos sobre la fracción de volátiles aromáticos VI.5.3. Efectos sobre el color VI.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos VI.6.1. Cambios en los lípidos VI.6.2. Cambios en las proteínas VI.6.3. Cambios en las vitaminas VI.7. Equipos VI.8. Aplicaciones industriales VI.8.1. Aves VI.8.2. Ovoproductos VI.8.3. Carnes rojas. VI.8.4. Pescados VI.8.5. Especias y otros productos deshidratados VI.9. Viabilidad económica VI.10. Aspectos legislativos y regulación VI.11. Referencias VII. Radiación ultravioleta VII.1. Descripción de la técnica VII.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada VII.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles VII.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento UV VII.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento VII.3.3. Sensibilidad de microorganismos a UV-C VII.4. Mecanismos de resistencia microbiana VII.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos VII.5.1. Efectos sobre la estructura VII.5.2. Efectos sobre la fracción de volátiles aromáticos VII.5.3. Efectos sobre el color VII.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos VII.6.1. Irradiación con UV y producción de vitamina D VII.7. Equipos VII.8. Aplicaciones industriales VII.8.1. Frutas y verduras VII.8.2. Zumos VII.8.3. Lácteos VII.8.4. Agua Índice VII.8.5. Envases para alimentos y films VII.9. Viabilidad económica VII.10. Aspectos legislativos y regulación VII.11. Referencias VIII. Campos eléctricos pulsados VIII.1. Descripción de la técnica VIII.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada VIII.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles VIII.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento CEP VIII.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento VIII.3.3. Sensibilidad de microorganismos a CEP VIII.4. Mecanismos de resistencia microbiana VIII.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos VIII.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos VIII.7. Equipos VIII.8. Aplicaciones industriales VIII.8.1. Zumos VIII.8.2. Lácteos VIII.8.3. Horchata VIII.8.4. Huevo líquido VIII.8.5. Productos deshidratados VIII.8.6. Vino de arroz VIII.8.7. Sopa de guisantes VIII.9. Viabilidad económica VIII.10. Aspectos legislativos y regulación VIII.11. Referencias IX. Pulsos de luz IX.1. Descripción de la técnica IX.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada IX.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles IX.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento por pulsos de luz IX.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento IX.3.3. Sensibilidad de microorganismos a pulsos de luz IX.4. Mecanismos de resistencia microbiana IX.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos IX.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos IX.7. EquiposIX.8. Aplicaciones industriales IX.8.1. Frutas y vegetales IX.8.2. Pescado y marisco. IX.8.3. Cárnicos IX.8.4. Lácteos IX.8.5. Huevo líquido IX.8.6. Envases alimentarios IX.9. Viabilidad económica IX.10. Aspectos legislativos y regulación Índice IX.11. Referencias X. Agua electrolizada X.1. Descripción de la técnica X.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada X.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles X.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento con agua electrolizada X.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento X.3.3. Sensibilidad de microorganismos al tratamiento con agua electrolizada X.4. Mecanismos de resistencia microbiana X.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos X.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos X.7. Equipos X.8. Aplicaciones industriales X.8.1. Frutas y vegetales X.8.2. Huevo X.8.3. Productos cárnicos X.8.4. Limpieza CIP X.9. Viabilidad económica X.10. Aspectos legislativos y regulación X.11. Referencias XI. Ozonización XI.1. Descripción de la técnica XI.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XI.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XI.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento con agua ozonizada u ozono gaseoso XI.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XI.4. Mecanismos de resistencia microbiana XI.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XI.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XI.7. Equipos XI.8. Aplicaciones industriales XI.8.1. Frutas y vegetales XI.8.2. Especias XI.8.3. Lácteos XI.8.4. Ovoproductos XI.8.5. Desinfección de carcasas de aves y aguas de lavado XI.8.6. Desinfección de agua XI.8.7. Higienización de barricas XI.8.8. Higienización de equipamiento e instalaciones XI.9. Viabilidad económica XI.10. Aspectos legislativos y regulación XI.11. Referencias XII. Biopreservación. Bacteriocinas XII.1. Descripción de la técnica XII.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XII.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles Índice XII.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento con bacteriocinas XII.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XII.4. Mecanismos de resistencia microbiana XII.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XII.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XII.7. Producción de bacteriocinas XII.8. Aplicaciones industriales XII.8.1. Frutas y vegetales XII.8.2. Lácteos XII.8.3. Productos cárnicos XII.8.4. Pescado XII.8.5. Films XII.8.6. Detección de nisina en alimentos XII.9. Viabilidad económica XII.10. Aspectos legislativos y regulación XII.11. Referencias XIII. Productos naturales. Aceites esenciales XIII.1. Descripción de la técnica XIII.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XIII.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XIII.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento con bacteriocinas XIII.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XIII.4. Mecanismos de resistencia microbiana XIII.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XIII.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XIII.7. Obtención de aceites esenciales XIII.8. Aplicaciones industriales XIII.8.1. Frutas y vegetales XIII.8.2. Productos panaderos XIII.8.3. Lácteos XIII.8.4. Productos cárnicos XIII.8.5. Pescado XIII.8.6. Films XIII.9. Viabilidad económica XIII.10. Aspectos legislativos y regulación XIII.11. Referencias XIV. Enzimas. Lisozima XIV.1. Descripción de la técnica XIV.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XIV.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XIV.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento XIV.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XIV.4. Mecanismos de resistencia microbiana XIV.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XIV.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos Índice XIV.7. Obtención de lisozima XIV.8. Aplicaciones industriales XIV.8.1. Frutas y vegetales XIV.8.2. Lácteos XIV.8.3. Productos cárnicos XIV.8.4. Vino XIV.8.5. Films XIV.8.6. Lisozima encapsulada XIV.9. Viabilidad económica XIV.10. Aspectos legislativos y regulación XIV.11. Referencias XV. Enzimas. Sistema lactoperoxidasa. Peróxido de hidrógeno XV.1. Descripción de la técnica XV.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XV.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XV.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento XV.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XV.4. Mecanismos de resistencia microbiana XV.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XV.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XV.7. Obtención de lactoperoxidasa XV.8. Aplicaciones industriales XV.8.1. Frutas y vegetales XV.8.2. Lácteos XV.8.3. Productos cárnicos XV.8.4. Pescados XV.8.5. Films XV.8.6. Alimentos funcionales XV.9. Viabilidad económica XV.10. Aspectos legislativos y regulación XV.11. Referencias XVI. Enzimas. Lactoferrina XVI.1. Descripción de la técnica XVI.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XVI.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XVI.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento XVI.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XVI.4. Mecanismos de resistencia microbiana XVI.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XVI.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XVI.7. Obtención de LF XVI.8. Aplicaciones industriales XVI.8.1. Productos cárnicos XVI.8.2. Alimentos funcionales XVI.9. Viabilidad económica XVI.10. Aspectos legislativos y regulación XVI.11. Referencias Índice XVII. Sonicación. Ultrasonidos XVII.1. Descripción de la técnica XVII.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XVII.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XVII.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento XVII.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XVII.4. Mecanismos de resistencia microbiana XVII.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XVII.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XVII.7. Aplicaciones industriales XVII.7.1. Productos lácteos XVII.7.2. Miel XVII.7.3. Frutas y Vegetales XVII.7.4. Productos cárnicos XVII.7.5. Ovoproductos XVII.7.6. Biofilms XVII.8. Viabilidad económica XVII.9. Aspectos legislativos y regulación XVII.10. Referencias XVIII. Preservación por fermentación XVIII.1. Descripción de la técnica XVIII.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XVIII.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XVIII.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento XVIII.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XVIII.4. Mecanismos de resistencia microbiana XVIII.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentosXVIII.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XVIII.7. Aplicaciones industriales XVIII.7.1. Productos lácteos XVIII.7.2. Vegetales XVIII.7.3. Productos cárnicos XVIII.8. Viabilidad económica XVIII.9. Aspectos legislativos y regulación XVIII.10. Referencias XIX. Tecnología de obstáculos. Tratamientos combinados XIX.1. Descripción de la técnica XIX.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XIX.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XIX.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento XIX.3.2. Factores relacionados con las condiciones de tratamiento XIX.4. Mecanismos de resistencia microbiana XIX.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XIX.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XIX.7. Aplicaciones industriales Índice XIX.7.1. Frutas XIX.7.2. Vegetales XIX.7.3. Productos lácteos XIX.7.4. Ovoproductos XIX.7.5. Bebidas azucaradas XIX.7.6. Productos cárnicos XIX.7.7. Pescado XIX.8. Viabilidad económica XIX.9. Aspectos legislativos y regulación XIX.10. Referencias XX. Nuevas tendencias en envasado. Envasado activo XX.1. Descripción de la técnica XX.2. Envasado activo (EA) XX.3. Films comestibles XX.3.1. Nanotecnologías de recubrimiento: Inspirándonos en la naturaleza XX.4. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XX.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XX.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XX.7. Aplicaciones industriales XX.7.1. Frutas XX.7.2. Vegetales XX.7.3. Productos cárnicos XX.7.4. Pescado XX.8. Viabilidad económica XX.9. Aspectos legislativos y regulación XX.10. Referencias XXI. Polisacáridos con actividad biológica. Chitosan XXI.1. Descripción de la técnica XXI.2. Mecanismo de acción de la técnica considerada XXI.3. Microorganismos alterantes y/o patógenos susceptibles/sensibles XXI.3.1. Factores relativos a los microorganismos que pueden afectar a la efectividad del tratamiento XXI.4. Mecanismos de resistencia microbiana XXI.5. Efectos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos XXI.6. Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos XXI.7. Obtención del quitosan XXI.8. Aplicaciones industriales XXI.8.1. Mostos, vinos y bebidas fermentadas XXI.8.2. Frutas, verduras y zumos XXI.8.3. Carne XXI.8.4. Pescado XXI.8.5. Marisco XXI.9. Viabilidad económica XXI.10. Aspectos legislativos y regulación XXI.11. Referencias Índice temático I. Introducción 1 NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS I. Introducción I.1. Necesidad de nuevas técnicas de conservación en la moderna industria alimentaria Los alimentos pierden calidad desde el momento que son cosechados u obtenidos a través de cambios que son consecuencia de reacciones físicas, químicas o microbiológicas. La conservación de alimentos es una lucha continua contra los microorganismos y elementos que deterioran los alimentos o los hacen inseguros. Los microorganismos y las enzimas son los principales agentes responsables del deterioro y deben por tanto ser los objetivos de las técnicas de conservación. La salud alimentaria es un problema muy importante en países desarrollados, estimaciones recientes del Center for Disease Control and Prevention en los Estados Unidos han sugerido que hay 76 millones de casos de enfermedades relacionadas con alimentos contaminados por microorganismos patógenos lo que supone una cifra de 5000 muertes al año (Mead et al, 1999). El coste de enfermedades producidas por patógenos alimentarios en los EEUU, como: Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Salmonella, Staphylococcus aureus y Toxoplasma gondii oscila entre 6,500 y 34,900 millones de $ (Buzby and Roberts, 1997) Actualmente la investigación en industria alimentaria se dirige a reemplazar las técnicas de preservación de alimentos tradicionales (tratamientos térmicos intensos, salado, acidificación, desecación y conservación química) por nuevas técnicas que se adapten mejor al tipo de alimentos demandados ahora por el consumidor: de alta calidad, nutritivos, naturales, seguros pero poco procesados, libres de conservantes, de gran vida útil y fáciles de preparar. Además, y cada vez más, el consumidor percibe los alimentos frescos como más saludables que los procesados térmicamente (Ahvenainen, 1996). Un método de conservación “ideal” debería poseer las siguientes características: Incrementar la seguridad y durabilidad del producto inactivando microorganismos patógenos y alterantes. No debe modificar los atributos organolépticos y nutricionales del alimento No debe dejar residuos Debe ser barato y de fácil aplicación No debe tener nada objetable por consumidores y legisladores. La mayoría de los procedimientos de conservación inhiben agentes o procesos de deterioro. Algunas tecnologías (refrigeración) mantienen la frescura del NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 2 producto, sin embargo otras como la reducción de la aw (desecación) o la modificación del pH, la cambian notablemente. Ninguna técnica es capaz de garantizar la completa seguridad del alimento, ya que variaciones en las condiciones de preservación (rotura de la cadena de frío, rehidratación, etc) pueden suponer el desarrollo de microorganismos patógenos y alterantes. Actualmente, los tratamientos térmicos por calor (pasterización, esterilización, etc.) son los únicos que operan por inactivación y que se usan de forma mayoritaria en la industria alimentaria. La inactivación de microorganismos y enzimas permite la obtención de alimentos estables y seguros. Los tratamientos térmicos poseen la mayoría de las características de un método ideal de preservación de alimentos. Sin embargo, en algunos alimentos la gran termotolerancia de enzimas y microorganismos (especialmente esporas bacterianas) hace necesaria la aplicación de tratamientos térmicos extremos, que afectan a las propiedades organolépticas y nutricionales del alimento. Los avances en tecnología han permitido optimizar el procesado térmico, consiguiendo una eficacia máxima frente a microorganismos contaminantes y con un deterioro mínimo de la calidad del alimento (pasteurización HTST o esterilización UHT) (Lavigne et al, 1989). Aún así, los alimentos procesados por modernas tecnologías térmicas, aún carecen del flavor y textura de los productos frescos. Por tanto, la industria busca alternativas a la conservación por calor como medio principal de inactivar microorganismos patógenos y alterantes. En las dos últimas décadas, la demanda por el consumidor de alimentos de alta calidad, microbiológicamente seguros y estables ha despertado un creciente interés en las técnicas de preservación no-térmicas capaces de inactivar microorganismos y enzimas (Mertens y Knorr, 1992; Barbosa-Cánovas et al, 1998; Raso y Barbosa-Cánovas, 2003). En el procesado no-térmico, la temperatura del alimento se mantiene por debajo de la temperatura normalmente utilizada en tratamientos térmicos, por lo que es esperable una mínima degradación de su calidad. Sin embargo, las tecnologías no-térmicas además de mejorar la calidad de los alimentos deben igualar o mejorar los niveles de seguridad de otros tratamientos convencionales a los que quieran sustituir. Por otra parte y cada vez más, se está observando que se reduce la sensibilidad de algunos microorganismos, a algunos conservantes convencionales, lo que supone un importante problema para la industria alimentaria. Se ha descrito recientemente, una proteína de resistencia multiaditivos (Piper et al, 1998) que favorece la resistencia a varios ácidosdébiles, utilizados frecuentemente como conservantes, frente a levaduras alterantes de alimentos. I.2. Tecnologías emergentes de conservación de alimentos Los nuevos tratamientos de conservación, o mejor tratamientos emergentes, ya que muchos se conocen desde hace tiempo pero no se ha optimizado la forma de aplicarlos en preservación de alimentos para que resulten suficientemente efectivos, incluyen técnicas como: Presiones hidrostáticas elevadas I. Introducción 3 Pasterización y esterilización por extrusión Deshidratación por FSC Calentamiento no-convencional Radiaciones ionizantes Radiación ultravioleta Campos eléctricos pulsados Pulsos de luz. Agua electrolizada Ozonización Biopreservación. Bacteriocinas. Cultivos protectores. Biofilms Productos naturales. Aceites esenciales Enzimas. Lisozima. Enzimas. Sistema lactoperoxidasa. Peróxido de hidrógeno Enzimas. Lactoferrina Sonicación. Ultrasonidos Preservación por fermentación Tecnología de obstáculos. Tratamientos combinados Nuevas tendencias en envasado. Envasado activo Polisacaridos con actividad biológica. Chitosan Estas tecnologías normalmente se denominan de acuerdo con el principal parámetro de procesado que lleva a la inactivación de la célula microbiana. El procesado a presiones hidrostáticas elevadas (HHP) supone exponer el alimento a altas presiones (100-1000 MPa) durante unos pocos minutos (Gervilla et al, 2000). Este tratamiento tiene un efecto significativo sobre levaduras y bacterias, sin embargo, las esporas pueden presentar resistencia. La extrusión es una técnica de procesado de masas que trabaja a baja humedad (10-40%). El procesado por extrusión permite trabajar a altas temperaturas durante cortos periodos de tiempo (proceso HTST) son típicos tiempos de 30 a 120 s y temperaturas de 100 a 180º C. Es una técnica de procesado térmico rápida que se adapta fácilmente a pasterizaciones HTST o esterilizaciones UHT y a la vez permite otras operaciones de procesado simultáneas (Guy, 2002). El control de la aw mediante la desecación de los alimentos es una tecnología de conservación de alimentos casi tan antigua como el ser humano, el principal problema que presenta es que generalmente el tratamiento térmico que supone implica un deterioro nutricional y organoléptico importante. El desarrollo de nuevas tecnologías de deshidratación menos agresivas, que supongan la inactivación de los microorganismos por control de la actividad de agua, es una interesante posibilidad de futuro. Entre las opciones que se están estudiando, la extracción mediante fluidos supercríticos del agua que contiene el alimento (deshidratación por FSC), es una técnica que permite una elevada calidad nutricional y organoléptica (Heldmann y Lund, 1992). Las tecnologías de calentamiento no convencional incluyen técnicas de procesado como calentamiento dieléctrico, infrarrojos (IR), microondas NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 4 (MW) y radiofrecuencias (RF). La irradiación por microondas y radiofrecuencia produce un calentamiento volumétrico que evita los sobre calentamientos superficiales que producen otras tecnologías térmicas de preservación. Las microondas tienen actividad contra bacterias y levaduras, permiten la pasterización de alimentos y el alargamiento de la vida útil del producto (Thompson y Thompson, 1990). Permite una reducción del tiempo de calentamiento y una preservación de las características organolépticas del producto (Cañumir et al, 2002). El IR, sin embargo, produce calentamiento superficial y la radiación tiene baja penetrabilidad, aunque para alimentos laminares posee una elevada efectividad. Estas tecnologías pueden utilizarse en preservación de alimentos de dos formas por deshidratación y control de la actividad de agua o simplemente por pasterización. La tecnología de calentamiento dieléctrico produce un calentamiento diferencial en distintas regiones del alimento según sus propiedades dieléctricas y capacidad calorífica. El calentamiento diferencial es especialmente relevante en preservación de alimentos ya que permite la inactivación de microorganismos en productos heterogéneos a temperaturas subletales (van der Veen et al, 2004) Dentro de las radiaciones ionizantes la tecnología de chorros de electrones se está desarrollando en la actualidad como una alternativa segura a la radiación gamma ya que no se utilizan isótopos radioactivos para generarla. La preirradiación con dosis subesterilizantes de chorros de electrones seguida de tratamientos suaves por calor consigue una elevada efectividad contra esporas bacterianas (Farkas, 1990) La radiación ultravioleta (UV) es una radiación no ionizante que presenta propiedades germicidas especialmente en el rango 200-280 nm (Kuo et al, 1997; Bintsis et al, 2000). Puede ser aplicada para la esterilización de alimentos líquidos. Favorece la oxidación de componentes del alimento como la fracción lipídica. El tratamiento por campos eléctricos pulsados se basa en la aplicación de pulsos a alta intensidad de campo eléctrico (5-55 kV/cm) durante unos pocos milisegundos (Jeantet et al, 1999). Se utiliza en el procesado de alimentos líquidos. El principal problema en su aplicación es la existencia de poblaciones microbianas resistentes y las dificultades por tanto de establecer parámetros que puedan garantizar un alimento seguro durante su vida útil. La utilización de pulsos de luz de alta intensidad es una técnica en desarrollo con elevado poder microbicida. Se utilizan picos de energía de varios megavatios de potencia eléctrica que son disipados en la fuente de luz en tiempos de energización extremadamente pequeños (aproximadamente 1 μsegundo). La fuente de luz se ve sometida a campos eléctricos mucho más elevados de lo que sería posible en una tecnología continua convencional, produciendo radiaciones bactericidas de longitud de onda corta (MacGregor et al, 1998). Se ha estudiado su efecto en distintas bacterias patogenas alimentarias (Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella enteritidis, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, etc) (Rowan et al, 1999) I. Introducción 5 El término LASER es el acrónimo de las palabras inglesas (light amplification by stimulated emission of radiation). El láser es una luz coherente que puede poseer una alta energía. Su aplicación en tecnología de preservación en industria alimentaria es reciente y se encuentra en experimentación, sin embargo, el efecto microbicida de esta luz sobre microorganismos patógenos de alimentos (DeSimone et al, 1999; Ward et al, 2000) lo convierte en una interesante herramienta en el campo de la conservación de alimentos. El poder microbicida se adjudica a la radiación en el infrarrojo cercano procedente del laser (Ward et al, 1996) El agua electrolizada es una nueva tecnología de preservación y sanitización de alimentos y de limpieza de equipos en industria alimentaria. Se produce circulando una corriente eléctrica entre dos electrodos sumergidos en una solución débilmente salina separada por una membrana. Como consecuencia del proceso electrolítico se genera agua acidulada y con un potencial de oxidación elevado. Su poder microbicida afecta a bacterias y mohos y también a virus, se ha verificado su efectividad en la reducción de poblaciones de E. coli, Salmonella y Listeria (Park et al, 2002; Bari et al, 2003; Koseki et al, 2004) El ozono es un potente oxidante y agente de desinfección. El tratamiento de ozonización se ha utilizado desde hace tiempo en algunos países Europeos, sin embargo es una tecnología de reciente utilización en países desarrollados como Estados Unidos. Se ha probado el efecto bactericida del ozono sobre una amplia gama de microorganismos, incluyendo bacterias Gram positivas y Gram Negativas, así como sus esporasy células vegetativas. La Food and Drug Administration reconoce como procedimiento GRAS el uso de ozono en la producción de agua embotellada desde 1982. Además, tiene múltiples aplicaciones en la industria alimentaria como sanitizador de superficies y equipos y en el tratamiento de efluentes (Guzel-Seydim et al, 2004). El término “bacteriocinas” engloba un extenso y diverso grupo de proteínas o péptidos extracelulares antimicrobianos de síntesis ribosómica, que tienen un efecto bactericida o bacteriostático sobre otros grupos de bacterias taxonómicamente próximas (O’Keeffe y Hill, 1999). Además de los cultivos bacteriocinogénicos, se utilizan también en técnicas de biopreservación cultivos bacterianos no-bacteriocinogénicos que actúan como preservadores, siendo altamente competitivos y acidificando el medio, lo que desplaza e impide el crecimiento de otros microorganismos (Juven et al, 1998). Los biofilms son películas protectoras, formadas en el exterior de los alimentos y constituidas por microorganismos, esta microbiota superficial tiene un importante efecto protector y se puede favorecer su desarrollo como estrategia de preservación de alimentos (Ganesh Kumar et al, 1998). Los productos naturales que se utilizan en nuevas tecnologías de conservación de alimentos son agentes antimicrobianos que existen en animales, plantas y microorganismos, en los que frecuentemente están implicados en mecanismos de defensa. En la actualidad se investigan sistemas enzimáticos, moléculas y polímeros como: lactoperoxidasa (leche), lisozima (clara de huevo), saponinas y NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 6 flavonoides (hierbas y especias), aceites esenciales (carvacrol, timol, etc.), bacteriocinas (bacterias lácticas) y quitosan (exoesqueleto de crustáceos) (Devlieghere et al, 2004). Del mismo modo que los metabolitos antimicrobianos, existen un cierto número de enzimas que sirven en la naturaleza como medio de protección de sistemas biológicos contra la invasión de ciertos microorganismos. Los sistemas así equipados, poseen una estabilidad intrínseca contra microorganismos. Un ejemplo típico es la lisozima de la clara de huevo. La lisozima, es una muraminidasa que hidroliza las uniones 1,4 entre el ácido N-acetilmurámico y la N-acetilglucosamina que forma la estructura del peptidoglicano. La hidrólisis de esta unión supone la lisis de las células bacterianas. La lisozima es efectiva contra bacterias Gram+, ya que las Gram- poseen una cubierta exterior que protege la pared celular del ataque de la lisozima. Sin embargo, cuando se rompe esta membrana por eliminación de los cationes divalentes que permiten el mantenimiento de su estructura con un quelante tipo EDTA, las bacterias Gram- pueden ser sensibles al efecto de la lisozima (Holzapfel et al, 1995). Otra aplicación de las enzimas es la eliminación de biofilms después de su utilización como cultivos protectores. El sistema lactoperoxidasa es un mecanismo de defensa que existe en la leche con un profundo efecto antimicrobiano contra bacterias y hongos (Reiter y Harnulv, 1984; Russel, 1991). El sistema requiere peróxido de hidrogeno y tiocianato para una actividad óptima y así actúa contra microorganismos principalmente produciendo peróxido de hidrogeno. De forma alternativa, se puede añadir peróxido de hidrogeno a alimentos como preservativo. La presencia de peróxido de hidrogeno genera un radical singlete de oxígeno, de vida corta, con una actividad extraordinariamente biocida (Tatsozawa et al, 1998). La lactoferrina es una glicoproteína, con hierro en su centro activo, presente en la leche y otros fluidos y tejidos de bovinos y humanos. Tiene un peso molecular de aproximadamente 80 kDa y muchas propiedades entre las que se incluyen efectos antimicrobianos, propiedades inmunomodulatorias y actividad antiinflamatoria. Su actividad antimicrobiana se basa en que actúan como inhibidores de cisteinproteasas al igual que las β-caseinas y las cistatinas (Ohashi et al, 2003). Ultrasonidos son ondas sonoras con frecuencias superiores a las que puede percibir el oído humano (normalmente mayores de 16 kHz), la aplicación de ultrasonidos a medios líquidos se conoce como sonicación, durante su propagación se producen zonas alternadas de compresión del medio y si el ultrasonido tiene suficiente energía, puede producirse cavitación, fenómeno que afecta y daña las estructuras celulares de microorganismos (Raso et al, 1998). La aplicación más exitosa de las tecnologías emergentes de conservación de alimentos es probablemente la tecnología de obstáculos, que consiste en la aplicación sucesiva o simultánea de varios tratamientos individuales. La utilización de tratamientos combinados tiene múltiples ventajas, ya que muchos I. Introducción 7 tratamientos utilizados individualmente no son adecuados para garantizar la estabilidad y seguridad del alimento (Raso y Barbosa-Cánovas, 2003). La alta resistencia de ciertas enzimas y microorganismos a procesos de conservación no térmicos, especialmente las esporas bacterianas, limita la aplicación de las nuevas tecnologías de conservación. Para incrementar el uso de procesos de conservación no térmicos en industria alimentaria, se utilizan combinaciones de técnicas tradicionales con procesos no térmicos y otras tecnologías emergentes de preservación de alimentos. Estas combinaciones de varios tratamientos subletales, permiten la protección deseada del alimento y por tanto del consumidor contra microorganismos patógenos o alterantes. El uso de procesos no térmicos en combinación con otras técnicas presenta un gran número de beneficios potenciales para la preservación de alimentos. La fisiología y comportamiento de los microorganismos en los alimentos y su respuesta a parámetros fisicoquímicos y nutricionales límites (homeostasis, extenuación metabólica, reacciones de estrés), permiten llegar a un nuevo concepto de tecnología de preservación multiobjetivo que puede definir criterios microbiológicos que alejen el alimento de las condiciones de viabilidad necesarias para el desarrollo de especies de microorganismos alterantes o patógenos. Se puede así asociar conceptos tradicionales en conservación de alimentos como: actividad de agua, presión osmótica, pH, temperatura, nutrientes y asociarlo a la utilización de antimicrobianos naturales o tecnología de obstáculos. Las nuevas tendencias en envasado se orientan hacia la utilización de tecnologías que permiten un papel más activo del envase en la preservación del alimento. El uso de envasado activo asociando nanotecnologías para el desarrollo de nuevos films, biofilms o membranas que actuen como una piel protectora del alimento y que incluya agentes de preservación como bacteriocinas u otros antimicrobianos. El desarrollo de films comestibles dando lugar a que el envase forme parte del propio alimento. La utilización de atmósferas modificadas y películas que permitan el mantenimiento de los gases utilizados favorecen el desarrollo de productos ready to eat adecuados a los nuevos hábitos de consumo y con una calidad organoléptica y nutricional similar a la de los productos frescos. NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 8 II. Presiones hidrostáticas elevadas La investigación en la aplicación de altas presiones a alimentos comienza cuando Hite (1899) demuestra que la vida útil de la leche y otros productos se puede incrementar mediante la utilización de este tipo de tratamientos. Sin embargo, problemas tecnológicos como la no disponibilidad de equipamiento adecuado supuso un retraso de más de 70 años en la aplicación de HHP en preservación de alimentos. Los avances alcanzados en las industrias metalúrgica y cerámica en el desarrollo de nuevos materiales y aleaciones resistentes a altas presiones permitió la utilización de presionescada vez más elevadas en aplicaciones industriales durante los años 70-80s lo que finalmente supuso poco tiempo después que esta tecnología se extrapolase al tratamiento de alimentos a escala industrial (Trujillo et al, 2002). Los primeros productos comerciales preservados por tecnología HHP aparecieron en el mercado en 1991 en Japón. En este país se utiliza ahora esta tecnología en productos como zumos de fruta, salsas, arroz, pasteles y postres. En España actualmente la firma Espuña comercializa jamón loncheado tratado por HHP y en Francia la empresa Pampryl elabora zumos de naranja también mediante esta técnica que se pueden encontrar ya en los supermercados (Trujillo et al, 2002). III. Pasterización y esterilización por extrusión 9 III. Pasterización y esterilización por extrusión Los primeros diseños de extrusores de tornillo simple se desarrollaron hacia 1940. La aplicación inicial de la extrusión se dirigió al formateado de pastas, especialmente pastas alimentarias (macarrones, espaguetis,…) y a la producción de pellets que pueden ser fácilmente procesados a alimentos comestibles. También para la elaboración de gránulos para alimentación animal. Ambas aplicaciones son sencillas operaciones de formado que no suponen modificaciones de los componentes ni de la estructura del alimento. Para este tipo de operaciones se utilizaban diseños básicos de extrusores de simple tornillo operando a baja temperatura y en condiciones isotermas (Guy, 2001). En la actualidad la extrusión se utiliza para múltiples aplicaciones en industria alimentaria como: Aireado de volátiles y de humedad Calentamiento o enfriamiento Cizallado Cocción del almidón (gelatinización) Cocción térmica Coextrusión Deshidratación Desnaturalización de proteínas y texturización Encapsulado Expansión, inflamiento Formateado Formateado de productos Generación de aromas Inactivación de enzimas Mezcla Pasteurización y esterilización de alimentos (alterantes y patógenos) Separación Transporte Trituración NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 10 IV. Deshidratación por fluidos supercríticos La extracción por fluidos supercríticos (EFSC) es una técnica alternativa de extracción que permite obtener fracciones de alimentos o alimentos de alta calidad con sus propiedades naturales intactas y exentos de residuos de disolventes. Los FS poseen la propiedad de extraer componentes de una mezcla de forma selectiva. Cuando lo que se extrae del alimento es el agua, se puede conseguir la estabilización de los alimentos por reducción de la actividad de agua convirtiéndose la EFS en una tecnología de preservación de alimentos que permite obtener un producto deshidratado (DFS) de una elevada calidad (Okos et al, 1992). La Figura IV.1 resume las principales características de la deshidratación por fluidos supercríticos. DFSMantenimiento de las características nutricionales Respeto medioambiental Ausencia de alteraciones químicas Versatilidad Condiciones suaves de temperatura No desnaturalización de sustancias termolábiles Selectividad Ausencia de residuos de disolventes Figura IV.1. Características de la deshidratación por FS. El poder de disolución de los fluidos supercríticos (FSC) se conoce desde hace más de 120 años, sin embargo, las bases tecnológicas para la extracción con fluidos supercríticos se diseñaron hace unos 30 años. VII. Radiación ultravioleta 11 V. Pasteurización/esterilización por calentamiento no óhmico Dentro de este grupo de tecnologías térmicas se engloba el calentamiento por microondas (MW), radiofrecuencia (RF), infrarrojos (IR) y dieléctrico (CD). Estas tecnologías permiten la estabilización de los alimentos por tratamiento térmico mediante calentamiento no ohmico. Aportando ventajas como el calentamiento volumétrico. La Figura V.1 resume las principales características de las técnicas de calentamiento no óhmico. MW/RF Rapidez Baja penetrabilidad Ahorro energético Elevada eficiencia energética Falta de uniformidad Gran penetrabilidad Inactivación a Tª subletal Calentamiento volumétrico CD Equipos elevado coste IR Tratamiento uniformeCalentamiento muy rápido Pérdidas de energía bajas Sobrecalenta miento local bajo Figura V.1. Características principales de las técnicas de microondas, radiofrecuencia, infrarrojos y calentamiento dieléctrico. Históricamente se han empleado las microondas en el calentamiento de alimentos en distintas aplicaciones. Por tanto es lógica su utilización en la pasteurización o incluso esterilización de alimentos a menores temperaturas y tiempos más cortos que en otras tecnologías térmicas convencionales (Aziz, 2002, Hammad, 1998, Schlegel, 1992). NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 12 VI. Radiaciones ionizantes La historia de la irradiación de alimentos comenzó casi con el descubrimiento de la radiactividad. En 1895 Roetgen descubre los rayos X y posteriormente en 1896 Becquerel detecta la radioactividad. A estos dos acontecimientos siguió un intenso trabajo sobre los efectos de las radiaciones ionizantes sobre los organismos vinos. Una década después en una patente solicitada en 1905 (Appleby y Banks, British Patent Nº 1609) proponían el tratamiento de alimentos, especialmente cereales, con radiación alfa, beta o gamma procedente de radio o otras sustancias radioactivas. Schwartz (1921) del Departamento de Agricultura de USA sugirió la utilización de rayos X para la inactivación del género Trichinella spiralis causante de la triquinosis en cerdos. Wüst obtuvo en 1930 una patente francesa por un método de eliminación de bacterias en alimentos envasados mediante la utilización de rayos X. Ninguno de estas propuestas tuvo aplicación práctica ya que las únicas fuentes de radiación disponibles en esta época eran las máquinas de rayos X o los isótopos radioactivos que no poseían suficiente potencia para el tratamiento de alimentos en cantidades comerciales. Los avances producidos para tecnologías militares en la segunda guerra mundial, especialmente el desarrollo de tubos Klystron utilizados en radares permitieron la construcción de aceleradores de electrones de alto poder. También la obtención de radioisótopos en reactores nucleares permitió disponer de fuentes de rayos gamma económicas. En 1950 se desarrollaron los primeros programas de investigación en irradiación de alimentos y el primer uso comercial de alimentos irradiados fue la producción de especias en una fábrica de Sttutgart en 1957 (Diehl, 2002). En el primer Simposio Internacional de Irradiación de Alimentos, representantes de 28 países revisaron los progresos realizados en sus programas nacionales de investigación. La irradiación de alimentos se ha descrito como una tecnología segura para reducir las enfermedades transmitidas por alimentos permitiendo la obtención de alimentos de alta calidad sin deterioro de sus propiedades organolépticas y nutricionales. La presencia de bacterias patógenas como Salmonella, E. coli O157:H7, Listeria monocytogenes o Yersinia enterocolitica puede reducirse o eliminarse en alimentos mediante esta técnica también denominada “pasteurización en frío” (Narvaiz, 2000). Esta técnica siempre ha sido conflictiva por sus posibles repercusiones en salud humana. Por esto mismo es probablemente una de las técnicas de esterilización de alimentos más estudiadas y verificadas. De los resultados obtenidos se deduce que es inocua siempre que se realice en condiciones controladas y con solo con algunos tipos de radiaciones ionizantes. Cuenta con la aprobación de organismos internacionales como: la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y la Organización Internacional de la EnergíaAtómica (IAEA). VII. Radiación ultravioleta 13 VII. Radiación ultravioleta La energía ultravioleta (UV) es una radiación no ionizante con propiedades germicidas que se conocen desde finales de 1800 (Burton, 1951). En el espectro electromagnético la radiación UV se sitúa desde el violeta en el visible prolongándose hasta la región de los rayos X. Esto corresponde a longitudes de onda en el rango 100-400 nm. La región UV se puede dividir en cuatro secciones: UV-A, UV-B, UV-C y UV de vacío. La radiación UV-A (315-400 nm) es la responsable de los cambios de color en la piel por favorecer la síntesis de melanina cuando estamos expuestos al sol; La UV-B (280-315 nm) corresponde a la radiación solar que causa quemaduras y que puede llegar a producir cáncer de piel; La UV-C (100-280) es la más efectiva en la inactivación de enzimas, virus y bacterias. El rango 100-200 nm se denomina UV de vacío ya que la radiación UV de esta longitud de onda solo se puede transmitir en el vacío. La radiación más efectiva en preservación de alimentos es la de 200-280 nm (Kuo et al, 1997; Bintsis et al, 2000), este rango de radiaciones son UV-C o radiación UV de alta energía. La radiación UV no es una radiación ionizante ya que no tiene suficiente energía para romper enlaces de los átomos o moléculas que componen la materia formando iones por eliminación de electrones. La radiación UV afecta a los electrones n y π de las moléculas, excitándolos y pasándolos a estados energéticos superiores, lo que puede favorecer la formación de enlaces modificando por tanto la configuración nativa de los biopolímeros que forman los seres vivos. NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 14 VIII. Campos eléctricos pulsados La primera aplicación de la inactivación de microorganismos mediante campos eléctricos pulsados (CEP) data de principios de 1960 (Doevenspeck, 1961). En la actualidad es una de las tecnologías no térmicas de inactivación de microorganismos que está alcanzando más interés comercial y siendo estudiada por más laboratorios a nivel piloto y semiindustrial. Su elevado impacto se debe a que permite conseguir reducciones altas de la carga microbiana de un alimento trabajando a temperaturas bajas que no afectan a la calidad del producto (Castro et al, 1993; Qin et al, 1995; Raso y Barbosa-Cánovas, 2003) IX. Pulsos de luz 15 IX. Pulsos de luz La técnica de desinfección con lámparas de destellos (pulsos de luz) se origina en Japón a finales de la década de los 70, patentándose el primer desarrollo en 1984 (Hiromoto, 1984). Inicialmente se pensaba que el efecto bactericida de esta técnica era fundamentalmente debido a la radiación UV-C. En 1988 la patente anterior es adquirida por PurePulse Inc. (Ca) y el departamento de I+D de esta empresa dedica considerables recursos a demostrar que la capacidad de inactivación depende también de forma muy importante de que sea luz pulsada y no solo de su longitud de onda (Dunn et al, 1989; Dunn et al, 1997a). Esta tecnología es aplicable en la esterilización o reducción de la población microbiana en la superficie de materiales de envasado, productos farmacéuticos, agua, aire y en superficies en general (Dunn, 1996). Normalmente el material de envasado utilizado en envasado aséptico se esteriliza con agua oxigenada que puede dejar algún residuo no deseado en el envase o en el alimento. La tecnología de pulsos de luz permite reducir la utilización de desinfectantes químicos. Los pulsos de luz son también útiles para aumentar la vida útil de un alimento mejorando su calidad. NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 16 X. Agua electrolizada El agua oxidante electrolizada o agua electrolizada es una relativamente nueva tecnología con aplicación en campos tan diversos como: agricultura (Al-Haq et al 2002; Back et al, 2003), aplicaciones ganaderas (Stevenson et al, 2004), esterilización de material médico (Lee et al, 2004; Vorobjeva et al, 2004), preservación y sanitización de alimentos (Fabricio et al, 2002; Bari et al, 2003; Koseki et al, 2003; Koseki et al, 2004a y 2004b). En Japón se ha certificado la utilización de agua electrolizada ácida para desinfección de material de laboratorio desde la década de los 80. En la desinfección de aguas y en el lavado y desinfección de vegetales se usan frecuentemente aguas cloradas sin embargo en contacto con la materia orgánica en ocasiones determinadas se pueden formar derivados organoclorados algunos de los cuales son perjudiciales para la salud lo que hace que se estén buscando tecnologías alternativas. XI. Ozonización 17 XI. Ozonización El ozono es un oxidante fuerte y un agente desinfectante muy potente. La ozonización se ha utilizado desde hace mucho tiempo en Europa para desinfectar agua de bebida (Rice et al, 1981). Se ha utilizado también comercialmente en otras aplicaciones como la desinfección de agua embotellada (Schneider, 1982), la desinfección de piscinas (Legeron, 1982), para evitar crecimientos de patógenos en torres de refrigeración (Echols y Mayne, 1990) y tratamiento de aguas residuales (Videla et al, 1995). Se ha utilizado el ozono en industria alimentaria para la limpieza de marisco, la desinfección de carcasas de ave y la conversión del te verde a te negro. El ozono fue descubierto por el científico C. F. Schonbein en 1839. Se utilizó comercialmente por primera vez para el tratamiento de aguas potables en Niza en 1907 y después en San Petersburgo en 1910 (Kogelschatz, 1988). NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 18 XII. Biopreservación. Bacteriocinas Las bacteriocinas son péptidos o proteínas producidas por bacterias y que matan o inhiben el crecimiento de otras bacterias. Su síntesis es ribosomal, y algunas pueden sufrir modificaciones postraducionales. Se han estudiado con especial interés las producidas con bacterias lácticas. Son productos efectivos en el control de la estabilidad microbiológica, pero dependen de las condiciones de aplicación y son susceptibles de utilizarse de forma conjunta y a veces con efecto sinérgico junto con otras técnicas no térmicas de preservación (Ross et al, 2003). Aunque en la actualidad las clasificaciones de bacteriocinas están en revisión por los descubrimientos de nuevas moléculas y la reordenación según sus similitudes y diferencias, en general se clasifican en 3 grupos (Klaenhammer, 1993; Nes et al, 1996; Cleveland et al, 2001) (Figura XII.1). Dentro del primer grupo las más representativas son la Nisina que fue descubierta en 1928 (Rogers y Whittier, 1928; Hurst, 1967) cuando estudiando ciertas cepas de lactococos observaron un efecto inhibitorio sobre otras bacterias lácticas. Posteriormente se observó una inhibición parecida en cultivos iniciadores para quesos en Nueva Zelanda y se verificó la naturaleza proteica de la molécula (Whitehead, 1933). Como las bacterias productoras se identificaron como estreptococos lácticos del grupo serológico N, se denominó a esta bacteriocina como nisina o sustancia inhibitoria del grupo N (Mattick and Hirsch, 1947). XIII. Productos naturales. Aceites esenciales 19 XIII. Productos naturales. Aceites esenciales Los aceites esenciales (AEs), también denominados aceites volátiles o etéreos, son líquidos aromáticos oleosos obtenidos de material vegetal (flores, yemas, semillas, hojas, madera, frutas y raices). Se conocen unos 3000 AEs y tienen importancia comercial unos 300. Los aceites esenciales extraídos de algunos tipos de vegetales tienen actividad bactericida y pueden ser utilizados en la preservación de alimentos. Estudios in vitro han demostrado la actividad antibacteriana de aceites esenciales frente a patógenos alimentarios como: Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium, Escherichia coli O157:H7, Shigella disenteria, Bacillus cereusy Staphylococcus aureus (Burt, 2004). Las bacterias Gram- son algo menos susceptibles a estos tratamientos que las bacterias Gram+. Se conocen en la actualidad muchos AEs con interesantes propiedades antibacterianas: carvacrol, timol, eugenol, perillaldehido, cinamaldehído y ácido cinámico. Estos productos tienen concentraciones mínimas inhibitorias en el rango 0,05-5 μl ml -1 in vitro (Burt, 2004) sin embargo son necesarias concentraciones más elevadas para obtener el mismo resultado en alimentos. La síntesis y translocación de AEs en las plantas es una estrategia evolutiva de defensa que suele permitir a la planta defenderse de infecciones o ataques de insectos. Los aceites esenciales como moléculas olfativamente agradables en flores y frutos suelen permitir funciones de relación haciéndolos más agradables para insectos, aves y mamíferos y favoreciendo la polinización, el consumo de los frutos y la posterior dispersión de las semillas. NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 20 XIV. Enzimas. Lisozima La lisozima es una enzima de 14,4 kDalton formada por 129 aminoácidos y se la considera como un antibiótico natural del cuerpo humano ya que tiene actividad bactericida y se encuentra de forma natural en muchas secreciones mucosas como las lágrimas y la saliva. Está presente en los gránulos citoplasmáticos de los neutrófilos polimorfonucleares. También se encuentra en gran concentración en la clara de huevo. La lisozima fue descubierta por Alexander Fleming en 1922. La mayoría de la lisozima preparada comercialmente se extrae de la clara de huevo de gallina. En la actualidad la lisozima tiene aplicación en la industria alimentaria siendo la utilización más importante la prevención del desarrollo tardío de las esporas de Clostridium tyrobutyricum en quesos de pasta dura (Wassefall y Teuber, 1979; Bester y Lombard, 1990). XV. Enzimas. Sistema lactoperoxidasa. Peróxido de hidrógeno 21 XV. Enzimas. Sistema lactoperoxidasa. Peróxido de hidrógeno El primer estudio relativo a la lactoperoxidasa (EC 1.11.1.7) data de 1924 (Hanssen, 1924) y desde entonces el enzima se ha estudiado y descrito de forma extensa en la literatura debido a sus potencialidades para evitar el desarrollo de microorganismos indeseables, tanto en la leche cruda, como en la glándula mamaria, como en el tracto intestinal de los animales jóvenes (Kamau et al, 1990). El sistema lactoperoxidasa (LP) se encuentra en la leche y junto con la lisozima y la lactoferrina constituye en ella una efectiva técnica de defensa frente a microorganismos como bacterias y hongos (Séverin y Wenshui, 2005; Zimecki y Kruzel, 2007). Además la LP es relativamente resistente contra la proteolísis en el tracto digestivo y puede contribuir a la defensa, en lactantes, contra bacterias patógenas (Lönnerdal, 2003). Se ha descrito la posible aplicación como antimicrobiano en piscifactorías, granjas de cría e higiene oral (Hooijdonk et al, 2000). También en alimentos funcionales (Kussendrager y van Hooijdonk, 2000; Hooijdonk et al, 2000). La familia de las peroxidasas incluye enzimas procedentes de mamíferos (lacto-, mielo- y tiroide peroxidasas) de hongos (lignin- y citocromo c peroxidasa) y plantas (peroxidasa del rábano picante). Entre las peroxidasas de mamíferos existe una importante similitud estructural aunque estas difieren más de las de plantas y hongos. Sin embargo, el centro activo de la enzima es muy parecido y el mecanismo catalítico es similar. La LP es una glicoproteína básica compuesta por una simple cadena 608 aminoácidos, tiene una estructura hemo con una molécula de hierro por mol de LP y tiene un peso molecular de 78 KDa. Tiene un punto isoeléctrico (pH 9,2) superior al resto de las proteínas. El contenido de carbohidratos es de alrededor de un 10% estructurado dentro de 4 a 5 sitios de enlace potenciales. La pérdida de alguno de sus componentes glicosídicos durante su aislamiento puede ser atribuida a su heterogeneidad electroforética. El grupo hemo del centro activo de la enzima está unido covalentemente a esta además la conformación de la estructura se estabiliza por un ión calcio fuertemente quelado (Kussendrager y van Hooijdonk, 2000). La estructura tridimensional de la LP no ha sido completamente resuelta hasta la fecha sin embargo mediante técnica biofísicas se han elucidado algunas características estructurales importantes. Ciaccio et al (2004) utilizando unión a CO y medidas de potencial REDOX han determinado que el grupo hemo se sitúa mas en el interior de la enzima que en el caso de la mioglobina y que las interacciones electrostáticas juegan un papel importante en la accesibilidad al centro activo. Sugieren que los residuos Arg-372 y His-226 pueden ser importantes en esta interacción. El centro activo está formado por un grupo hemo que es un grupo prostético que contiene un átomo de hierro en el centro de un gran anillo heterocíclico que se denomina porfirina. NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 22 XVI. Enzimas. Lactoferrina La Lactoferrina (LF) es una glicoproteína globular multifuncional con capacidad de fijar hierro. Pertenece a la familia de las transferrinas (transferrina, melanotransferrina, ovotransferrina, etc). Tiene un peso molecular de 80 kDa. Posee actividad antimicrobiana (bactericida y fungicida). Forma parte del sistema defensivo de mamíferos principalmente en mucosas. Presenta propiedades inmunomodulatorias, efecto antiinflamatorio, modula el crecimiento celular y liga e inhibe varios compuestos bioactivos como lipopolisacáridos y glicosaaminoglicanos (Baveye et al, 1999; Yamauchi et al, 2000; Chierici, 2001). Se han encontrado receptores de LF en células epiteliales, PMN, monocitos, Mφ, y linfocitos. Su gran actividad antimicrobiana se debe parcialmente a su alta afinidad por el hierro férrico (Fe 3+ ). Se ha cuantificado en 1020 M -1 , requiere además la unión de un anión. Estudios espectroscópicos de la trasnferrina han sugerido que residuos de Tirosina e Histidina están implicados en la capacidad de unión del hierro, y la Arginina o Histidina en la unión del anión. La proteolísis de la LF produce lactoferricina (LFcin) y kaliocina-1 pequeños péptidos con actividad antimicrobiana. La hidrólisis por pepsina de la LF da lugar a un antimicrobiano más potente que la proteína nativa (Tomita et al, 1991; Wakabayashi et al, 2006). El péptido derivado de este hidrolizado se denominó Lactoferricina (LFcin). LFcin y sus derivados tienen algunas actividades biológicas análogas a la LF por lo que esta región es un dominio funcional importante de la LF (Wakabayashi et al, 2003). La LF se encuentra en la leche y en muchas secreciones mucosas como las lágrimas, la saliva y en gránulos específicos de los leucocitos polimorfonucleares (Lönnerdal and Iyer, 1995). Puede ser purificada de la leche o producida por tecnología recombinante. El calostro humano tiene una alta concentración, seguido por la leche humana y después la leche de vaca. El contenido de LF en leche es elevado y su proporción con respecto a la proteína total también. El contenido de LF en leche humana oscila en el rango 5-7 mg ml -1 en calostro y 1- 3 mg ml -1 en leche, en bovino, el contenido en calostro es de 0,8 mg ml -1 y oscila entre 0,1-0,4 mg ml -1 en leche (Nagasawa et al, 1972; Levay y Viljoen, 1995; Wakabayashi et al, 2006). Se puede producir LF mediante arroz genéticamente modificado (transgénico) LL601 (Liberty Link 601) (Wikipedia, 2007). XVII. Sonicación. Ultrasonidos 23 XVII. Sonicación. Ultrasonidos Los ultrasonidos pueden definirse como ondas acústicas inaudibles u ondas de presión de una frecuencia igual o superior a 20 kHz (Brodum et al, 1998; Butz y Tauscher, 2002). Lo normal es que los equipos de ultrasonidos trabajen en un rango de frecuencias de 20 kHz a 10MHz. En concreto a la banda de 20 a 100 kHz, frecuencias más bajas, se le denomina ultrasonido de alta potencia ya que tiene la propiedad de causar cavitación lo que permite la inactivación de microorganismos en el procesado de alimentos (Piyasena et al, 2003). El uso de la tecnología de ultrasonidos en preservación de alimentos comenzó en los años 60 aunque se había desarrollado antes durante la primera guerra mundial para la detección de submarinos (Earnshaw et al, 1995). Tecnologías combinadas de alta eficacia incluso en inactivación de esporas y que asocian ultrasonidos y tratamientos térmicos suaves se aplican desde los años 80 (Ordóñez et al, 1984). NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 24 XVIII. Preservación por fermentación La fermentación es una técnica que permite prolongar la vida útil de los alimentos de forma efectiva y se utiliza desde hace milenios. La producción de moléculas bacteriostáticas (etanol, ácidos orgánicos, bacteriocinas, antibióticos, etc.) durante la fermentación favorece una estabilización microbiológica del producto fermentado. En la actualidad nuevas aplicaciones y el uso de cultivos iniciadores especiales permiten incrementar de forma notable la utilidad de estas tecnologías (Paul Ross et al, 2002). Alimentos fermentados como vino, cerveza, yogur, kefir, chucrut, encurtidos son ejemplos clásicos en los que la fermentación prolonga su vida útil de forma significativa con respecto al alimento de partida. Muchas veces son procesos de evolución que naturalmente se producen en el alimento como consecuencia de la actividad de la microbiota presente. XIX. Tecnología de obstáculos. Tratamientos combinados 25 XIX. Tecnología de obstáculos. Tratamientos combinados La tecnología de obstáculos engloba combinaciones de tecnologías tradicionales con emergentes, los tratamientos se aplican a dosis que individualmente resultarían subletales pero que conjuntamente tienen una alta eficacia inhibitoria frente a microorganismos patógenos y/o alterantes. La inclusión de tratamientos térmicos muchas veces dispara la efectividad pero en la moderna tecnología de preservación se busca su exclusión o el uso de temperaturas suaves para preservar la calidad nutricional y sensorial del alimento. Esta tecnología se aplica de forma exitosa utilizando técnicas de preservación convencionales (Leistner y Gorris, 1995). La tecnología de obstáculos también permite obtener nuevos alimentos seguros, frescos, listos para consumirse y minimamente procesados, con características mejoradas como baja acidez o contenido moderado de sal (Gálvez et al, 2007). NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 26 XX. Nuevas tendencias en envasado. Envasado activo Las nuevas tecnologías de envasado se orientan a que el envase tome un papel activo en la protección del alimento y que permita una mejora en la calidad sensorial y nutricional. El envasado activo (EA) busca que el envase actúe no solo como un medio de confinamiento y protección pasiva del alimento sino que además controle o inhiba la presencia de microorganismos patógenos por contener en su formulación sustancias antimicrobianas, bacteriocinas, enzimas… La aplicación de nanotecnologías para la creación de films de espesores mínimos, perfectamente adaptados a la superficie del alimento y con distintos grados de impermeabilidad a humedad y gases, que contengan inhibidores y antimicrobianos, sustancias antioxidantes e inhibidores de la maduración, permiten el desarrollo de una protección efectiva e imperceptible. En muchas ocasiones se pretende que sea incluso comestible y/o de origen natural y que mantenga la seguridad así como las características nutricionales y sensoriales durante más tiempo para mantener en el mercado productos frescos (ready to eat) y de larga caducidad. El ideal, por analogía con los organismos vivos superiores, es conseguir al alimento una piel imperceptible que posea un sistema inmunitario que alargue su vida útil en el mercado. Índice temático 27 XXI. Polisacáridos con actividad biológica. Quitosan El quitosan (2-amino-2-deoxi-D-glucosamina) es un derivado producido por deacetilación de la quitina, elemento estructural en el exoesqueleto de los crustáceos (cangrejos, gambas, langostas…), también se encuentra en insectos, diatomeas, algas, hongos y levaduras. La quitina es el segundo biopolisacárido más abundante de la tierra (Synowiecki y Al-Khateeb, 2003). El grado de deacetilación se determina mediante RMN y se expresa como porcentaje, oscilando en los distintos tipos de chitosan en el rango de 60-100%. El quitosan (etimológicamente del griego χιτών "coraza") es un polisacárido lineal compuesto de cadenas de β-(1-4)-D-glucosamina (polímero deacetilado) y N-acetil-D-glucosamina (polímero acetilatado). La deacetilación permite la generación de grupos -NH2 libres, que son inonizables generándose un polímero catiónico natural cuando se solubiliza en soluciones ácidas. Fue descubierto en 1859 y actualmente tiene gran cantidad de aplicaciones comerciales, alimentarias y biomédicas. Es un polisacárido comestible pero no digerible. Además de carecer de toxicidad y alergenicidad; es biocompatible, biodegradable y bioactivo (Varshosaz, 2007). Estas propiedades le convierten en una interesante opción como potencial conservante natural de alimentos (Chen et al, 1998; Shahidi et al, 1999). La presencia de grupos –NH2 y –OH le confieren interesantes propiedades como la retención de humedad, filmogenicidad y bacteriogenicidad. Tiene aplicaciones en industria química, farmacéutica, biotecnología, tratamiento de aguas residuales, agricultura, textiles, cosméticos, mejora nutricional y procesado de alimentos (Synowiecki y Al-Khateeb, 2003; Varshosaz, 2007). Se emplea como activador del crecimiento en plantas, debido a sus propiedades para promover la defensa contra infecciones provocadas por hongos. Sus propiedades filmógenas y la ausencia de toxicidad, le convierten en una matriz adecuada para soportar distintas moléculas y sustancias con actividad bacteriogénica en la elaboración de recubrimientos y biofilms comestibles (Cagri et al, 2004). Distintas nanotecnologías, utilizan quitosan solo o asociado a otros polímeros en la construcción de emulsiones monocapa o multicapa (Guzey y McClements, 2006) o bien con otras configuraciones geométricas como microesferas (Varshosaz, 2007) que permiten la dosificación y distribución de otras moléculas con actividad biocida en la elaboración de recubrimientos comestibles. Se puede gelificar aplicando contraiones de bajo peso molecular como fosfatos, sulfatos y formando uniones cruzadas con glutaraldehído (Sinha et al, 2004). Se ha utilizado en ingeniería y reparación de tejidos (Hutmacher y Vanscheidt, 2002; Geng et al, 2005). Se ha descrito su uso en el tratamiento de la obesidad, cuando se utiliza como suplemento dietético para el control del peso corporal, aunque los resultados no son siempre significativos (Ni Mhurchu et al, 2008; Saper et al, 2004). View publication stats https://www.researchgate.net/publication/278684289
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