Tratado.de.Nutricion.tomo2

Tratado de Nutrición Editor: Ángel Gil Hernández

Tomo II Composición y Calidad Nutritiva de los Alimentos

Coeditora María Dolores Ruiz López

Sumario

2.1.

Tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales ......................................................................................

1

Mariano Mañas Almendros, Emilio Martínez de Victoria Muñoz, María Dolores Yago Torregrosa

2.2. Métodos para la evaluación de la ingesta de alimentos................................... 35 María Dolores Yago Torregrosa, Emilio Martínez de Victoria Muñoz, Mariano Mañas Almendros

2.3. Leche y derivados lácteos .............................................................................................. 75 Luis Baró Rodríguez, Eduardo López-Huertas León, Julio José Boza Puerta

2.4. Calidad y composición nutritiva de la carne, el pescado y el marisco .................................................................................................... 107 Gaspar Ros Berruezo, Carmen Martínez Graciá

2.5. Huevos y ovoproductos.................................................................................................... 147 María Dolores Ruiz López, Rosario Moreno-Torres Herrera

2.6. Cereales y productos derivados .................................................................................. 177 Belén García-Villanova Ruiz, Eduardo Jesús Guerra Hernández

2.7.

Calidad y composición nutritiva de hortalizas, verduras y legumbres........................................................................................................ 229 Gaspar Ros Berruezo, María Jesús Periago Castón

2.8. Frutas y productos derivados ....................................................................................... 265 Pedro Abellán Ballesta, Manuel Ángel Palazón García

2.9.

Frutos secos ........................................................................................................................... 295 Isabel Megías Rangil, Miriam Torres Moreno, Jordi Salas-Salvadó

2.10. Azúcares y miel ................................................................................................................... 325 Eduardo Jesús Guerra Hernández

2.11. Grasas y aceites ................................................................................................................... 361 María del Carmen López Martínez, Herminia López García de la Serrana

XXI

Tratado de Nutrición

2.12. Bebidas alcohólicas ............................................................................................................ 397 Manuel Olalla Herrera, María del Carmen López Martínez

2.13. Café, té, cacao y productos derivados ..................................................................... 443 Carmen Cabrera Vique, Rafael Giménez Martínez

2.14. Nuevas fuentes de proteínas alimentarias ............................................................. 481 Olga Martínez Augustin, Víctor Puerta Fernández, María Dolores Suárez Ortega

2.15. Aditivos alimentarios ........................................................................................................ 517 María Fátima Olea Serrano, Ana María Rivas Velasco

2.16. Alimentos funcionales ..................................................................................................... 543 Ascensión Marcos Sánchez, Marcela González Gross, Sonia Gómez Martínez, Esther Nova Rebato, Enrique Ramos Mosquera

2.17. Alimentos transgénicos ................................................................................................... 571 Ángel Gil Hernández, María del Carmen López Martínez

2.18. Calidad nutritiva de los alimentos.............................................................................. 615 Francisca Pérez Llamas, Elvira Larqué Daza, Salvador Zamora Navarro

2.19. Influencia de los procesos tecnológicos sobre el valor nutritivo de los alimentos................................................................. 647 Ángel Gil Hernández, Javier Fontecha Alonso, Manuela Juárez Iglesias

2.20. Higiene de los alimentos ................................................................................................. 679 Marina Villalón Mir, Belén García-Villanova Ruiz

2.21. Toxicología de los alimentos ......................................................................................... 731 Fernando Gil Hernández, Antonio Francisco Hernández Jerez, Antonio Pla Martínez

Glosario de términos .................................................................................................................... 773 Índice de términos.......................................................................................................................... 787

XXII

2.1.Tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales

Mariano Mañas Almendros Emilio Martínez de Victoria Muñoz María Dolores Yago Torregrosa

Capítulo 2.1. Tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales 1. Introducción 2. Tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales. Generalidades 2.1. Formato de las tablas de composición de alimentos 2.2. Formato de las bases de datos nutricionales 3. Elaboración de tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales 3.1. Número de nutrientes por alimento 3.2. Número de alimentos 3.3. Fuente u origen de los datos 4. Definición y expresión de los datos sobre composición de alimentos 4.1. Porción comestible 4.2. Expresión de los valores de los nutrientes 4.3. Valor energético 4.4. Agua 4.5. Hidratos de carbono 4.6. Fibra 4.7. Alcohol 4.8. Colesterol 4.9. Proteína 4.10. Grasa 4.11. Constituyentes inorgánicos 4.12. Vitaminas 5. Limitaciones de las tablas de composición de alimentos 5.1. Variabilidad de los alimentos 5.2. Variabilidad de componentes específicos 5.3. Otras limitaciones 6. Aplicaciones de las tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales

6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7.

Cálculo de la ingesta de nutrientes Establecimiento del estado nutricional Política nutricional alimentaria Formulación y ajuste de dietas Investigación y enseñanza de la Nutrición Educación nutricional-alimentaria Industria alimentaria

7. Situación de las tablas de composición de alimentos en España 8. Adquisición e intercambio de datos sobre composición de alimentos 8.1. Red Internacional de Sistemas de Datos sobre Alimentos (INFOODS) 9. Resumen 10.Bibliografía 11.Enlaces web

Objetivos n Exponer los procedimientos de elaboración de las tablas de composición de alimentos y bases de datos de alimentos. n Conocer cómo se lleva a cabo la elección e identificación de los alimentos y nutrientes que componen las tablas y bases de datos. n Conocer la estructura y contenidos de las mismas. n Describir la expresión de datos sobre composición de alimentos. n Exponer las limitaciones de las tablas y bases de datos debidas a la variabilidad de los alimentos, nutrientes, métodos analíticos, expresión de los valores, etc. n Conocer los usos de las mismas. n Exponer la situación actual de las tablas y bases de datos en España. n Conocer la necesidad de estandarización de estas herramientas. n Hacer una presentación de la red internacional de sistemas de datos sobre composición de alimentos y señalar su importancia.

1. Introducción

L

a sociedad es cada vez más consciente de que la salud y la prevención de enfermedades y, por tanto, la calidad de vida, se asienta sobre dos grandes pilares:

• Una dieta equilibrada. • La realización de ejercicio físico.

El primer condicionante para que la dieta sea correcta y equilibrada, desde un punto de vista nutricional, es que estén presentes en ella la energía y todos los nutrientes necesarios, y en las cantidades adecuadas y suficientes para cubrir las necesidades nutricionales de cada persona y evitar deficiencias. Un nutriente es toda sustancia, de estructura química conocida, esencial para el mantenimiento de la salud. Muchas de estas sustancias no pueden formarse o sintetizarse dentro de nuestro organismo, por lo que deben ser aportadas desde el exterior, a través de los alimentos. La alimentación, la dieta, es fundamental para la consecución de la salud. En las últimas décadas, la población española, y en general los países occidentales industrializados, han experimentado un considerable cambio en sus hábitos alimentarios, lo que les ha llevado a consumir una dieta desequilibrada. Estudios nutricionales y epidemiológicos han puesto de manifiesto que estos cambios, estos excesos nutricionales, son factores causales de una mayor incidencia de enfermedades crónicas. Para llevar a cabo estos estudios, se hace imprescindible una herramienta que permita transformar la información sobre consumo de alimentos en una estimación sobre aportes energéticos y nutricionales, así como la elaboración de dietas nutricionalmente saludables. Esta herramienta, fundamental para los profesionales de la Salud Pública y la Epidemiología, es la que se conoce con el nombre de “tablas de composición de alimentos” (TCA) o “bases de datos nutricionales” (BDN) y consiste en una recopilación más o menos profunda de los análisis nutricionales de los alimentos a los que tiene acceso una determinada población. Son, pues, tablas en las que se expresa con un determinado formato la composición en nutrientes de los alimentos que una población consume habitualmente. Resulta obvio que las TCA o BDN son fundamentales para cualquier actuación nutricional, ya que permiten evaluar con datos reales las ingestas de energía y nutrientes en estudios poblacionales de alimentación y nutrición, así como desarrollar una correcta planificación dietética. El objeto de este Capítulo es el estudio de la elaboración, estructura, componentes, aplicaciones y limitaciones de estas TCA y BDN. 5

Capítulo 2.1.

Tablas de composición de alimentos...

2.Tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales. Generalidades

sión. Estos cambios, en el caso de las TCA, tienen que esperar hasta una nueva edición.

Se podría decir que las TCA y las BDN poseen el mismo contenido, datos sobre la composición en nutrientes de los alimentos, pero distinto formato. Las tablas tienen un formato impreso, mientras que las bases de datos de nutrientes presentan un formato electrónico. Desde 1970 las TCA están siendo computarizadas, se les está dando un formato electrónico y convirtiéndolas en BDN, lo que amplía enormemente sus posibilidades de uso y les da una gran versatilidad. Las tablas son libros y por tanto no se pueden editar todos los días por el hecho de que se tenga una nueva información sobre la composición de alimentos. Son, por tanto, como todos los libros, una herramienta rígida. Las BDN resultan, por el contrario, mucho más flexibles, se pueden modificar sobre la marcha y añadirles datos analíticos de alimentos que acaban de ser analizados, recalculados o corregidos con un nuevo factor de conver-

2.1. Formato de las tablas de composición de alimentos El formato de las tablas y bases de datos es similar, tienen la forma de una plantilla en la que una dimensión la dan los nutrientes y otros componentes, y la otra la ocupan los alimentos. En las TCA las dimensiones de esta plantilla vienen delimitadas por el tamaño de la página impresa. En algunas, los componentes de un alimento aparecen todos en la misma página, en otras se encuentran varios alimentos con todos sus componentes en una o dos páginas (Tablas 1 y 2). Si el número de componentes del que se ofrecen valores es muy grande, se usan varias páginas para incluir todos los datos. Por ejemplo, en las TCA inglesas se utilizan cuatro páginas para poner los nutrientes de cada alimento. Otras adoptan un formato de una o dos hojas para un solo alimento. Normalmente, en las TCA los alimentos aparecen clasificados por grupos o cate-

Tabla 1. DISTINTOS FORMATOS DE TABLAS DE COMPOSICIÓN DE ALIMENTOS. REPRODUCCIÓN PARCIAL DE UNA PÁGINA DE LAS TABLAS URUGUAYAS

6

Clave

Alimento

Medida (g)

Humedad (g)

Energía (kcal)

Proteínas (g)

Grasa total (g)

Cenizas (g)

A5

Harina de maíz

100

12,0

350

7,3

0,2

0,7

A6

Harina de trigo

100

13,6

346

12,2

0,7

0,9

A181

Harina de trigo integral

100

12,4

308

11,4

3,0

1,8

A12

Pan americano

100

33,4

251

8,6

1,6

1,6

A13

Pan catalán

100

28,7

304

11,9

4,9

1,4

A315

Pan de Viena

100

24,7

307

9,8

1,9

1,0

A316

Pan francés

100

30,9

269

9,3

0,2

2,0

A14

Pan integral

100

33,5

240

9,1

1,6

1,8

A15

Pan marsellés

100

27,3

292

12,1

1,6

1,8

M. Mañas Almendros | E. Martínez de Victoria Muñoz | M.ªD. Yago Torregrosa

Tabla 2. DISTINTOS FORMATOS DE TABLAS DE COMPOSICIÓN DE ALIMENTOS. REPRODUCCIÓN PARCIAL DE UNA PÁGINA DE LAS TABLAS DEL INSTITUTO DE NUTRICIÓN Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS DE LA UNIVERSIDAD DE GRANADA

Moluscos y crustáceos

275a

Ostra Percebe Pulpo Vieira Volador

725b 726b 727b 728b 729b

Cantidades por 100 g de porción comestible

725

726

727

728

729

Porción comestible

15

15

79

25

70

Energía (kcal)

71

66

57

84

87

297

276

238

351

364

Agua (g)

81

82

85

78

77

Proteína (g)

10,2

15,7

10,6

19

21

Grasa total (g)

1,4

0,4

1

0,9

0,3

AG saturados (g)

0,28

0,01

0,23

0,21

-

AG monoinsaturados (g)

0,14

0,01

0,16

0,08

-

AG poliinsaturados (g)

0,41

0,01

0,38

0,21

-

Energía (kJ)

Colesterol (mg)

50

14

-

40

-

Hidratos de carbono (g)

4,7

0

1,5

0

0

Fibra (g)

0

0

0

0

0

Sodio (mg)

510

18

230

270

79

Potasio (mg)

260

330

350

480

460

Calcio (mg)

130

8

144

120

61

44

21

30

38

20

Magnesio (mg) AG: ácidos grasos. a Código de grupo. b Código específico.

gorías. Estos grupos son arbitrarios y varían de nombre y de número en las distintas tablas. Por ejemplo, como se puede observar al comparar las Tablas 3 y 4, los grupos de alimentos que utiliza la tabla de composición de alimentos de América Latina son diferentes de los que se reseñan en las TCA de los EE UU. Los alimentos, dentro de cada grupo, se ordenan alfabéticamente y las tablas suelen llevar un índice o te-

sauro para facilitar la búsqueda, ya que, sobre todo en el caso de alimentos elaborados o cocinados, el grupo al que pertenecen no está tan claro. Un inventario de TCA europeas se puede encontrar en la dirección www.fao.org/infoods/COST99Inventory.doc. Asimismo, en la dirección www.fao.org/infoods/ directory_es.stm se puede hallar un directorio de TCA de los distintos países del mundo.

7

Capítulo 2.1.


Tabla 3. GRUPOS O CATEGORÍAS DE ALIMENTOS EN LA TABLA DE COMPOSICIÓN DE ALIMENTOS DE AMÉRICA LATINA Grupo o categoría

Cereales y derivados Verduras, hortalizas y derivados Frutas y derivados Grasas y aceites Pescados y mariscos Carnes y derivados Leche y derivados Bebidas (alcohólicas y no alcohólicas) Huevos y derivados Productos azucarados Misceláneos Alimentos para regímenes especiales Alimentos nativos Alimentos infantiles (pediátricos) Alimentos manufacturados Alimentos preparados Leguminosas y derivados

2.2. Formato de las bases de datos nutricionales Las bases de datos computarizadas, como, por ejemplo, la Banque de Données Suisse de Composition des Aliments, la Souci-Fachmann-Kraut Online Food Composition Database alemana, la USDA Food Composition Database norteamericana o la finlandesa Finnish Food Composition Database Online, no tienen limitado el espacio físico dedicado a alimentos y nutrientes. Los alimentos, al igual que en las tablas, están clasificados por grupos o categorías en la mayoría de los casos. En otras, las menos, no se utilizan estos grupos clásicos y los alimentos se reparten en dos grandes bloques: alimentos básicos y alimentos o platos mixtos (aquellos que tienen dos o más ingredientes). En todos los casos, tanto los grupos como los alimentos llevan un código alfanumérico o numérico que indica el grupo al que pertenece el alimento y la posición que éste ocupa dentro de ese grupo o dentro de la base de datos. Ejemplo:

8

Tabla 4. GRUPOS O CATEGORÍAS DE ALIMENTOS EN LA TABLA DE COMPOSICIÓN DE ALIMENTOS DE EE UU Grupo o categoría

Lácteos y huevos Especias y hierbas Alimentos infantiles Grasas y aceites Pollo y derivados Sopas y salsas Embutidos y carnes frías Cereales de desayuno Frutas y zumos de frutas Cerdo y derivados Vegetales y derivados Frutos secos y semillas Vacuno y derivados Bebidas Pescados y mariscos Legumbres y derivados Cordero, caza y derivados Bollería Dulces Cereales de grano y pastas Comidas rápidas Comidas y platos preparados Aperitivos

Tomate, código B797 B = grupo verduras y hortalizas 797 = posición que ocupa el tomate en la BDN En otras se utilizan códigos numéricos: Tomate, código 11529 11 = grupo de verduras 529 = posición de ese alimento dentro de ese grupo Normalmente, los alimentos no están colocados por orden alfabético sino que se les va asignando un número correlativo a medida que se van incorporando a la base de datos. Es decir, existen “hojas en blanco” o plantillas vacías que se pueden rellenar sobre la marcha con los nuevos datos adquiridos.


Tabla 5. EJEMPLO DE PLANTILLA DEDICADA A UN ALIMENTO EN LA BASE DE DATOS NUTRICIONAL DANESA Danish Food Composition Databank FCDB n.º 0115 Patata, cruda Kartoffel uspec., ra Solanum tuberosum L. Contenido por 100 g

Porción no comestible 15%

Unidad

Contenido

Variación

N.º

355

Fuente

Energía

kJ

Proteína, total

g

1,9

N, total

g

0,308

Grasa, total

g

0,3

Ácidos grasos saturados

g

0,056

00050

Ácidos grasos monoinsaturados

g

0,014

00050

Ácidos grasos poliinsaturados

g

0,16

00050

Hidratos de carbono, total

g

Fibra dietética

g

1,50

Alcohol

g

0

Cenizas

g

0,9

Las búsquedas en las BDN son muy fáciles, ya que basta con teclear: • El grupo de alimentos: aparecerán en pantalla todos los alimentos con sus códigos correspondientes. • El código del alimento o su nombre: se mostrará en la pantalla el contenido en nutrientes de ese alimento. • Palabras clave: aparecerán en pantalla todos los alimentos que contengan esa palabra clave. • Se puede, asimismo, obtener una lista de alimentos por orden alfabético con sus códigos, de forma que para obtener la información sobre ese alimento basta con “pinchar” con el ratón el nombre del alimento o su código. El que no haya una limitación de espacio permite que la plantilla dedicada a un alimento dé información sobre el contenido en nutrientes y sobre otros aspectos, como por ejemplo:

00050

18,3

1,4-2,5

37

S0305

0,222-0,406

37

S0306

0,1-0,5

11

S0307

12,8-26,4

53

S0309

1,1-2,1

41

S0310 00000

0,67-1,12

37

S0311

• Rango de variación del contenido de ese nutriente en los análisis realizados (se pone el valor mínimo y máximo encontrado). • Número de muestras analizadas. • Fuente de los datos: indicada por un código en la columna source (fuente) (Tabla 5). “Pinchando” el código se obtendrá información bibliográfica sobre la fuente. • Tipo de datos: analizados, calculados, etc. Por ejemplo, en la base de datos finlandesa (The National Food Composition Database Fineli), en la columna “tipo de datos” se encuentra la información que aparece en la Tabla 6 para cada uno de los componentes de un alimento. Las bases de datos modernas sobre composición de alimentos incluyen sistemas de denominación y descripción de alimentos y nutrientes universalmente reconocidos, información sobre el

9

Capítulo 2.1.


Tabla 6. EJEMPLO DE CÓDIGOS UTILIZADOS PARA DEFINIR EL TIPO DE DATOS ANAL

Valor analítico

CALS

Valor calculado a partir de alimentos semejantes

EXPE

Determinado por expertos

IMPS

Valor imputado a alimentos semejantes

INFO

Tomado de la bibliografía

MANF

Tomado de los manufacturadores

MATM

Calculado mediante fórmula matemática

NUTT

Procedente de otras tablas de composición

RECI

Calculado como receta

REGA

Calculado por el método de regresión a partir de alimentos semejantes

REGI

Calculado por el método de regresión a partir de valores de alimentos semejantes tomados de la bibliografía

REGR

Lo mismo que REGI pero partiendo de la receta

SUM

Calculado a partir de la suma de sus componentes (ejemplo: los hidratos de carbono disponibles se calculan sumando almidón y azúcar)

Tabla 7. TIPOS DE PROCESAMIENTO DE LOS ALIMENTOS Processing method

Método de procesamiento

Baked or roasted

Cocido o asado al horno

Boiled

Hervido

Canned

Enlatado

Dried

Desecado

Fried

Frito

Frozen

Congelado

Grilled

Asado a la parrilla

Industrially processed

Procesado industrialmente

Mashed

Triturado

Mixed

Mezclado

Not processed

Sin procesar

Salted

Salado

Smoked

Ahumado

Soured

Acidificado

procesamiento de los mismos (Tabla 7), y explicaciones muy completas acerca de la calidad de los datos. Algunas se encuentran on line en la red, pudiendo ser consultadas internacionalmente.

10

Estas bases de datos nutricionales son los cimientos sobre los que se diseñan programas informáticos de alimentación y nutrición (ver Capítulo 3.22).


3. Elaboración de tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales A la hora de elaborar las TCA o BDN, el proceso de recopilación de datos que se sigue tiene el mismo patrón en ambos casos. Primero hay que recopilar, obtener los datos que se van a incluir, estudiarlos, seleccionar los más idóneos, aquellos que se piensa que son fiables y de calidad, y luego se ordenarán y presentarán con un determinado formato que permita su manejo por cualquier usuario. A la hora de recopilar los datos que se van a incluir en una TCA o BDN, hay que fijar: • Número de nutrientes por alimento. • Número de alimentos. • Fuente u origen de los datos.

3.1. Número de nutrientes por alimento El número de nutrientes por alimento que se encuentra en cada tabla o base de datos es variable. La gran mayoría suelen dar valores para los macronutrientes, las vitaminas más importantes, algunos minerales, y también para fibra y energía. Otras, las menos, dan valores de composición en aminoácidos, en ácidos grasos e incluso para los distintos tipos de hidratos de carbono o para el contenido en alcohol, como es el caso de las tablas alemanas o la base de datos de los EE UU. Estos últimos componentes (aminoácidos, ácidos grasos, tipos de hidratos de carbono) suelen aparecer en algunos casos como anexos o información adicional, y normalmente sólo se dan valores para los alimentos más significativos o más importantes en cuanto a riqueza en dicho nutriente. Por ejemplo, contenido en ácidos grasos poliinsaturados n-3 u ω-3 de pescados. En todos los casos se da para cada nutriente el valor medio expresado en una determinada unidad. Se puede también incluir el número de muestras utilizadas y el intervalo de variación (valores mínimos y máximos). La calidad de un dato aumenta a medida que lo hace el número de muestras analizadas, siempre que el muestreo se haya realizado correctamente. A la hora de expresar los datos se utilizan tam-

bién una serie de signos convencionales, que hay que fijar, como, por ejemplo: signos para indicar la falta de un dato porque no se analizó, o para indicar que el alimento no contiene dicho nutriente, o para decir que sólo está en cantidades traza. Generalmente, se suele utilizar (Tr) para indicar que el nutriente está en cantidades traza. El guión (-) suele indicar la ausencia de datos y el valor cero (0) la falta de un nutriente. Pero no siempre es así, y a veces se utilizan otros signos, o se emplean los mismos con distinto significado. Por ejemplo, en las tablas de composición uruguayas el (-) significa que el alimento no contiene dicho nutriente, mientras que para indicar que no se analizó el componente o no se cuenta con el dato se utiliza el signo (•). Estas cuestiones tienen que estar claramente explicadas en los criterios justificativos usados en la elaboración de las tablas para evitar errores de uso, como por ejemplo confundir ausencia de un dato con la falta de un nutriente.

3.2. Número de alimentos Decidir los alimentos que se van a incluir es uno de los grandes problemas que se les plantean a los que van a elaborar una tabla o base de datos. Lógicamente esta decisión dependerá del uso que se le vaya a dar a la misma.

3.2.1. Elección de los alimentos Si, por ejemplo, lo que se quiere es establecer la relación entre dieta, estado nutricional y salud, la TCA o BDN debería incluir todos aquellos alimentos a los que tiene acceso una población determinada. Se trata, por tanto, de todos los alimentos que se pueden encontrar en el supermercado de un centro comercial, incluidos los alimentos congelados, precocinados, elaborados, etc., es decir, entre 10.000 y 15.000 productos susceptibles de formar parte de nuestra dieta. Ahora bien, ante la imposibilidad de tener datos de todos ellos, hay que elegir los que se consideren más importantes para esos estudios epidemiológicos, y, por tanto, se seleccionarían los alimentos de consumo habitual por esa población. En España, y de acuerdo con las directrices del Ministerio de Sanidad y Consumo, el número mínimo de entradas de una TCA que se utili-

11

Capítulo 2.1.


Tabla 8. PUNTOS QUE TIENE EN CUENTA EL SISTEMA LANGUAL PARA LA IDENTIFICACIÓN DE UN ALIMENTO

Grupo de alimentos

A

Tipo de producto: Ejemplos: lácteos, pollería, bebidas, salsas, edulcorantes

Origen del alimento

B

Fuente: Ejemplos: ganado bovino, mariscos, semillas, judías, ajo

Propiedades físicas

C

Parte de una planta o de un animal: Ejemplos: hojas, frutos, carne, vísceras

E

Estado físico, forma: Ejemplos: líquido, semilíquido, sólido, aspecto natural completo, fragmentado

F

Grado de tratamiento térmico: Ejemplos: tratamiento térmico completo, tratamiento térmico parcial, no se ha aplicado tratamiento térmico

G

Método de cocinado: Cocinado por calor húmedo o seco, cocinado con grasa, cocinado en horno de microondas. Ejemplos adicionales: salteado, horneado o asado, a la parrilla, tostado, llevado a reventamiento, frito en aceite profundo

H

Tratamiento aplicado: Pasos adicionales de procesamiento, que comprenden adición, sustitución o eliminación de componentes; por ejemplo, enriquecidos, edulcorados, con adición de huevo, con adición de grasas o aceites, con extracción de grasas, descafeinado

Embalaje y

J

Procedimiento de conservación: Procedimiento primario de preservación o conservación; por ejemplo, deshidratación o fritura, congelación, preservación química

K

Agente de conservación o acondicionamiento: Ejemplos: envasado en caldo, envasado en gelatina, envasado en salsa

M

Contenedor o material envolvente:

acondicionamiento

Material del contenedor, forma del mismo y, posiblemente, otras características. Ejemplos: bandeja de cartón con envolvente, bolsa para ebullición, recipiente de vidrio, tapa de aluminio, revestimiento de material plástico N

Contacto con el alimento: La(s) superficie(s) con la(s) que el alimento está en contacto. Ejemplo: cerámica, cartón, vidrio, metal, material termoplástico

Empleos dietéticos

P

Grupo de consumidores/uso dietético: Humano o animal; características dietéticas especiales. Ejemplos: alimentación humana sin restricción de edad, dieta pobre en grasas, dieta sin sodio, dieta hipocalórica

12


Tabla 9. IDENTIFICACIÓN DE UN YOGUR NORMAL MEDIANTE UN SISTEMA DE CÓDIGOS ALFANUMÉRICOS QUE DEFINEN DIFERENTES CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO (SISTEMA LANGUAL) Código

Código

A B C E F G H J K M N P

101 1201 235 119 18 3 105 142 3 184 36 24

Características

Producto de leche fermentada Vacuno Leche Semisólido con consistencia suave Parcialmente termotratado No procede de método de cocinado Fermentado por bacterias del ácido láctico o por otro(s) agente(s) Conservado por refrigeración o congelación No se ha empleado medio de embalaje Recipiente de material plástico, rígido o semirrígido Material termoplástico Alimentación humana sin especificación de edad

ce para estudios epidemiológicos ha de ser de 300, estimándose como deseables unas 500.

3.2.2. Identificación de los alimentos El uso de los datos depende de que se pueda identificar el alimento con absoluta claridad, ya que es muy importante que lo que se está evaluando se corresponda con lo que el individuo ha ingerido realmente; por ello, el sistema de nomenclatura y descripción de los alimentos empleado es muy importante en el proceso de elaboración de unas tablas o bases de datos. Existe un acuerdo general sobre la importancia que tiene la identificación de los alimentos. Datos de buena calidad pueden ser una fuente de error si provienen de alimentos que no están claramente definidos. Un nombre común puede ser engañoso, porque a veces se usa para denominar alimentos distintos por individuos de diferentes regiones o países, o se utiliza para alimentos que tienen un nombre científico diferente. A veces es difícil reconocer términos usados por individuos de otra parte del mundo o incluso del país; además, esta situación se complica aún más si se tiene en cuenta la existencia de homónimos, sinónimos, productos diferentes con idénti-

co nombre comercial, etc. Por ello es importante incluir, por ejemplo, los nombres científicos de los alimentos. Como muchas tablas o bases de datos emplean diferentes métodos de identificación de alimentos, el intercambio de datos de calidad entre países o instituciones es muy complicado. Actualmente existen diferentes métodos internacionales de identificación de alimentos en las tablas o bases de datos: Codex Alimentarius, CIAA Food Categorization System, Harmonized Commodity Description and Coding System, Procome, Eurocode-2, INFIC, LanguaL, INFOODS, IIS, COST Action 99 Recommendations. Estos métodos de identificación consisten en un sistema de códigos que se aplican a distintas características de un alimento (Tablas 8 y 9). Está claro que la utilización en las bases de datos de métodos de identificación de alimentos diferentes hace complicado el intercambio de datos entre países, los estudios epidemiológicos a nivel internacional, o comparar el estado nutricional de individuos de distintos países; por todo ello, cada vez es más necesario que se estandarice la nomenclatura, clasificación y descripción de los alimentos mediante un sistema de códigos, de forma que se pueda hacer un uso internacional de los datos con entera confianza y sin que se den los problemas actuales derivados de la identificación errónea de los alimentos.

13

Capítulo 2.1.


3.3. Fuente u origen de los datos Los datos nutricionales que se usan para la elaboración de las TCA o BDA se pueden obtener de tres maneras:

3.3.1. De forma directa Consiste en recurrir al análisis químico de los alimentos, obteniendo datos específicos para esa tabla. Este método experimental se puede considerar como el ideal, ya que proporciona valores reales sobre el contenido en nutrientes de alimentos propios del país o región donde va a ser utilizada la tabla. Sin embargo, aunque sea el sistema ideal no es el óptimo por varias razones, entre las que se pueden destacar las siguientes: El elevado número de alimentos y muestras que hay que analizar, ya que aparecen constantemente en el mercado alimentos nuevos, y el gran coste de la analítica requerida hace imposible que muchos países lo puedan llevar a cabo sin ayuda exterior. La dificultad que supone analizar mezclas químicas tan complejas como pueden ser los alimentos. La gran variabilidad de los contenidos nutricionales de los mismos en función de la especie o variedad de origen, las características de cultivo, tipo de clima, grado de maduración, fertilizantes utilizados, etc., lo que exige una cuidada toma de muestras y gran número de análisis.

3.3.2. De forma indirecta Los datos son recopilados bibliográficamente a partir de distintas fuentes. Ello exige una revisión de las principales TCA, BDN y publicaciones en el campo de la alimentación. En este caso, habrá que seleccionar meticulosamente las fuentes atendiendo a diversos criterios, como la cercanía geográfica de los alimentos, su identificación y la calidad de las fuentes. Los inconvenientes que presenta este sistema, independientemente de carecer de datos propios, residen en el peligro de diversificar las fuentes bibliográficas, lo cual podría dar lugar a poner alimentos cuya composición fuera el resultado de

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incluir datos procedentes de diversas fuentes, perdiendo fiabilidad. Otra fuente de error es que el dato que se tome no sea el adecuado por falta de especificación. Por ejemplo, que sólo ponga hidratos de carbono sin especificar si son totales o disponibles, o no esté claro a qué tipo de fibra se refiere. Otras veces, el error tiene como base el que un nutriente pueda ser expresado de distintas formas, como ocurre con la niacina, o con la vitamina A. El empleo eficaz de los datos de composición de los alimentos requiere la identificación precisa de los nutrientes y demás componentes de alimentos que se hayan medido efectivamente. A menudo se aplican los nombres comunes de los componentes de los alimentos a una variedad de métodos de análisis, o combinaciones de sustancias químicas, que pueden dar por resultado distintos valores cuantitativos sobre el mismo alimento. Estos problemas de terminología y descripción de los alimentos quedarían solventados si las fuentes que se utilizan usan identificadores internacionales para los componentes de los alimentos, como por ejemplo los códigos INFOODS (Tabla 10). Otros factores a tener en cuenta al confeccionar tablas bibliográficas son: • La metodología utilizada, que puede ser heterogénea haciendo que los datos pierdan significación. • Los procesos tecnológicos y culinarios utilizados para transformar o preparar los alimentos pueden presentar diferencias. • Alimentos que se denominan de manera similar resultan ser alimentos diferentes, ya que difieren en aspectos tan importantes como el tipo de aceite utilizado en su confección, como por ejemplo es el caso de los productos de bollería. En estos casos se pueden utilizar datos obtenidos por cálculo. Conociendo la receta y la composición nutricional de los ingredientes se puede calcular la riqueza nutricional del producto elaborado. Este procedimiento de cálculo es el más usado para establecer, cuando no se tienen datos analíticos propios, el contenido en nutrientes de los alimentos característicos de un país, y éste es, por tanto, imposible de encontrar en unas tablas extranjeras. • Alimentos con distinto nombre son el mismo: si se utilizan tablas en inglés se tendrá que tener


Tabla 10. EJEMPLOS DE IDENTIFICADORES DE COMPONENTES EMPLEADOS EN LAS TABLAS DE COMPOSICIÓN DE ALIMENTOS Y EN LAS BASES DE DATOS NUTRICIONALES Componente

Identificador de INFOODS

Agua Energía Proteínas Grasa total Cenizas Hidratos de carbono totales Hidratos de carbono disponibles Fibra dietética Ácidos grasos saturados Ácidos grasos monoinsaturados Ácidos grasos poliinsaturados Colesterol

< < < < < < < < < < < <

claro que un mismo alimento puede tener distinto nombre en los Estados Unidos y en Inglaterra, como puede observarse en el siguiente ejemplo: • Palitos de pescado: fish sticks en EE UU y fish fingers en el Reino Unido. • Patatas fritas: french fries (EE UU) y potato chips (Reino Unido). • Patatas fritas de bolsa: potato chips (EE UU) y crisps (Reino Unido).

3.3.3. De forma mixta En la actualidad la mayoría de las TCA de uso habitual combinan las dos formas descritas, con objeto de que sean lo más completas posible, tanto desde el punto de vista de número de alimentos como desde el de número de nutrientes por alimento. Debido al impresionante incremento en los últimos años del número de alimentos preparados, semipreparados, congelados, enlatados, etc., presentes en un supermercado, el uso de esta forma mixta es cada vez más necesario. De hecho, lo que se propone hoy día es que haya un intercambio de datos sobre composición de nutrientes a nivel internacional. La disponibilidad de datos fiables y suficientemente detallados es esencial para la ciencia

WATER ENERC PROCNT FAT ASH CHOCDF CHOAVL FIBTG FASAT MUFA PUFA CHOLE

> > > > > > > > > > > >

Unidad

g kcal g g g g g g g g g mg

de la alimentación y la nutrición, la dietética, la fabricación y etiquetado de alimentos, la garantía de la calidad e inocuidad de éstos y la educación de los consumidores. Actualmente, como ya se ha indicado, se trabaja sobre la idea de potenciar la compatibilidad entre bases de datos. Conscientes de que el análisis de los alimentos supone una carga financiera y que muchos gobiernos no tienen un presupuesto suficiente para efectuar grandes gastos en análisis químicos detallados, lo que se preconiza es el intercambio de experiencias e información. El método experimental se debería usar preferentemente en los siguientes casos: • Para nuevos alimentos que han entrado a formar parte de la dieta habitual y de los que no se tiene información sobre su riqueza nutricional. • Para alimentos existentes de los que hay razón para creer que su composición ha variado significativamente, al haber cambiado los procesos tecnológicos para su elaboración, o como consecuencia de mejoras genéticas y cambios en la alimentación. • Para incluir un nutriente nuevo que no aparezca en las tablas disponibles o cuando el procedimiento analítico ha mejorado significativamente.

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Capítulo 2.1.


4. Definición y expresión de los datos sobre composición de alimentos En las TCA y BDN se siguen una serie de normas para que la información que recibe el usuario le permita utilizarlas con las máximas garantías y un óptimo rendimiento. Los criterios más seguidos en cuanto a la definición y expresión de nutrientes son los que se exponen a continuación.

4.1. Porción comestible Los alimentos se compran con su piel, espinas o huesos, es decir, con una parte no comestible o desechable. En unos casos, la porción no comestible se quita toda antes de comer, como la piel de un plátano, y, en otras, el alimento se guisa y se sirve con la parte desechable incluida, carne con su hueso, y la quita el comensal. La porción comestible sería la porción que es ingerida. En las tablas la porción comestible se expresa como porcentaje del peso bruto del alimento. El peso bruto incluye la porción comestible y la que se desecha. Lógicamente, este factor permite sólo un cálculo aproximado de la materia comestible de un determinado alimento. Está claro que la porción no comestible es difícil de concretar y subjetiva. Los valores que dan las tablas han sido a menudo estimados a la hora de analizar los alimentos, y, por tanto, no siempre se corresponden con los que uno obtiene en casa. En algunos alimentos la porción comestible no está clara, como es el caso de algunas frutas que se pueden comer con piel o sin ella, o el “pescaíto” de la zona mediterránea, que se ingiere entero y no tendría porción no comestible,

4.2. Expresión de los valores de los nutrientes Los valores de nutrientes se expresan por 100 g de porción comestible en todos los casos. En algunas tablas se hace una excepción con aquellos alimentos que se sirven con la porción desechable formando parte del alimento (por ejem-

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plo, una chuleta con su hueso). En este caso se dan valores de nutrientes para 100 g de ese alimento pesado con su porción no comestible, con el hueso, y para 100 g de chuleta limpia y sin hueso. En el caso de bebidas (leche, refrescos) el valor es también por 100 g y se asume que equivalen a 100 ml (se toma la densidad como 1). Por tanto, siempre que se hable de 100 g de alimento se está haciendo referencia a porción comestible.

4.3. Valor energético El valor energético de los alimentos se da en kcal y en kilojulios (kJ). Se calcula a partir de los gramos de hidratos de carbono, grasa, proteína y alcohol contenidos en 100 g de alimento, aplicando unos factores de conversión calórica. A la hora de usar los factores de conversión no hay unanimidad entre las distintas tablas. Los más empleados son los de Atwater (4 kcal/g o 17 kJ/g para proteínas e hidratos de carbono totales, 9 kcal/g o 38 kJ/g para lípidos, y 7 kcal/g o 30 kJ/g para alcohol), y los de Southgate (4 kcal/g o 17 kJ/g para proteínas, 3,75 kcal/g o 16 kJ/g para hidratos de carbono disponibles expresados como monosacáridos, y 9 kcal/g o 37 kJ/g para lípidos). Realmente, estos últimos autores propusieron la utilización de los factores de conversión expresados ya en kJ/g, evitando los errores de cálculo que supone la transformación de kcal en kJ. Para pasar de kcal a kJ se suele utilizar el siguiente factor de conversión: 1 kcal = 4,184 kJ. Otros autores utilizan otros factores más específicos de cómputo energético, como los dados por Merrill y Watt en 1955 (Tabla 11). Estos factores permiten calcular la energía metabolizable de una comida con un nivel de precisión muy parecido al obtenido en humanos usando calorimetría.

4.4. Agua El contenido en agua de un alimento, o humedad, se suele determinar pesando una muestra de alimento en fresco y luego volviéndola a pesar tras someterla a un proceso de desecación en estufa a 105 ºC hasta peso constante. La pérdida de peso proporciona el dato de la humedad del alimento.


Tabla 11. FACTORES ESPECÍFICOS DE TRANSFORMACIÓN ENERGÉTICA Alimento

Proteína kcal/g

Grasas kcal/g

Hidratos de carbono kcal/g

4,36 4,27 4,27 3,36 3,82 4,05 3,47 2,78 1,83

9,02 9,02 8,79 9,02 8,84 8,37 8,37 8,37 8,37 8,37 8,37

3,68 3,87 3,60 4,16 4,12 4,07 3,87 3,68 4,03 1,33

Huevos Carne y pescado Leche y derivados Grasa animal Grasas vegetales y aceites Frutas Arroz Harina de trigo Legumbres Azúcar Glucosa Patata Chocolate Fuente: Merrill y Watt, 1955.

4.5. Hidratos de carbono En la mayoría de las tablas el valor está calculado como la diferencia entre 100 y los componentes proximales: agua, proteínas, lípidos y cenizas. La suma de los componentes proximales se ha ajustado exactamente a 100 para cada 100 g de alimento:

Algunas publicaciones expresan los hidratos de carbono disponibles como monosacáridos; para ello hay que tener en cuenta que 100 g de un disacárido como sacarosa darían 105 g de monosacáridos (glucosa + fructosa), y por lo tanto hay que utilizar factores de conversión:

Hidratos de carbono (g/100 g) = 100 (proteína + grasa + cenizas + humedad)

100 g de disacáridos = 105 g de monosacáridos; factor de conversión: 1,05 100 g de polisacáridos = 110 g de monosacáridos; factor de conversión: 1,10

La presencia en esta fracción de la denominada fibra alimentaria (celulosa, hemicelulosa, pectina, lignina) ha llevado a que se den dos tipos de valores para hidratos de carbono en muchas tablas: • Hidratos de carbono totales (CHOCDF): incluyen la fibra. • Hidratos de carbono disponibles (CHOAVL): se les resta a los totales el valor de fibra alimentaria. En otras tablas, los hidratos de carbono simples (glucosa, fructosa, sacarosa, galactosa, maltosa, lactosa y oligosacáridos) y complejos (almidón, dextrina y glucógeno) han sido analizados individualmente, siendo los CHOAVL el resultado de sumar los valores obtenidos mediante análisis.

Cuando los hidratos de carbono no se expresan como monosacáridos, lo más correcto para calcular la energía sería multiplicar los CHOCDF por 4 kcal/g o 17 kJ/g; sustraer la fibra antes de calcular la energía no es correcto (de acuerdo con muchos investigadores), ya que la fibra dietética contribuye a la ingesta energética. Su contribución es aproximadamente la mitad de la de los azúcares simples. Repasando distintas tablas se comprueba que en relación con la transformación de los hidratos de carbono no hay unanimidad. A veces el cálculo de energía se realiza multiplicando el valor de CHOCDF por el factor 4, y otras, para el cálculo de energía se considera el valor de hidratos de carbono disponibles.

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Capítulo 2.1.


4.6. Fibra Los valores de fibra que se encuentran en las distintas tablas son muy dependientes del método de análisis utilizado. Los valores de fibra pueden provenir de: • Análisis basados en el método de Southgate: este método incluye la fibra insoluble (celulosa + polisacáridos no celulósicos insolubles), la fibra soluble (polisacáridos no celulósicos solubles) y la lignina. • Análisis basados en el método de Englyst: este método mide sólo los polisacáridos no amiláceos de la fibra (Non-Starch Polysaccharides o NSP). En este caso la fibra está referida a valores de fibra soluble e insoluble y no incluyen la lignina. Son valores inferiores a los anteriores. • Otras tablas (europeas y americanas) utilizan el método AOAC. La AOAC (International Association of Official Analytical Chemists) es una asociación independiente de científicos de sectores públicos y privados dedicados a promover la validación de métodos y mediciones de calidad en las ciencias analíticas. Este método incluye la lignina y los almidones resistentes, y hoy día es el método recomendado para expresar la fibra. Lógicamente, para muchos alimentos el método AOAC da valores de fibra más altos que el método de Englyst.

4.7. Alcohol Actualmente se pueden encontrar valores de alcohol en distintas tablas. En general suelen venir expresados en g/100 g de porción comestible, aunque otras prefieren expresar estos datos en g/100 ml de bebida alcohólica. Habitualmente, el contenido alcohólico resulta de multiplicar los grados alcohólicos que aparecen en la bebida (% en volumen) por la densidad del alcohol. Como valor de densidad unos utilizan 0,79 y otros redondean a 0,8. Ejemplo: 5% en volumen = 4 g de alcohol/100 ml

4.8. Colesterol La gran mayoría de las tablas de composición de alimentos ofrecen datos de coleste-

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rol en mg/100 g de alimento, obtenidos por cromatografía en fase gaseosa y/o por métodos enzimáticos. Este dato es importante desde el punto de vista nutricional, ya que uno de los objetivos nutricionales para la población de muchos países industrializados es reducir y limitar su consumo, y se necesitan los datos de colesterol para poder calcular la ingesta diaria de este componente relacionado con la patología cardiovascular. El colesterol está presente en los alimentos de origen animal o en aquellos que tienen un componente de origen animal (bizcocho hecho con huevo). Generalmente, para estos productos que tienen componentes de origen animal, los datos de colesterol se calculan a partir del contenido en colesterol de los ingredientes. En el caso de alimentos que contienen sólo productos vegetales se asume que el contenido en colesterol es cero.

4.9. Proteína Los datos de proteína que se encuentran en la generalidad de las TCA o BDN están calculados a partir de la cantidad de nitrógeno total determinada por el clásico método de Kjeldahl, multiplicada por un factor de conversión de nitrógeno en proteína. El contenido en proteína de los alimentos es un parámetro relativamente constante, en comparación con el de otros nutrientes como la grasa. Además, como consecuencia de su estructura a base de aminoácidos individuales, el contenido en nitrógeno de las proteínas varía entre unos límites estrechos: del 15% al 19%, con un valor promedio de un 16%; por eso, muchas tablas, para determinar la proteína total o bruta, multiplican los valores de nitrógeno por 6,25. En el tratamiento Kjeldahl de un alimento no sólo se determina el nitrógeno de proteínas y aminoácidos libres, sino también el de otros compuestos como urea, aminas, ácidos nucleicos, nitrógeno orgánico ligado a vitaminas, etc. A este nitrógeno que no forma parte de la estructura de proteínas, péptidos y aminoácidos se le llama nitrógeno no proteico. En la mayoría de los alimentos las cantidades de nitrógeno no


Tabla 12. FACTORES DE CONVERSIÓN DE NITRÓGENO EN PROTEÍNA PARA DISTINTOS ALIMENTOS Alimento

Huevos Gelatina Carne Leche Trigo entero Maíz Avena Salvado Sorgo Arroz Mijo Cebada Centeno

Factor

6,25 5,55 6,25 6,38 5,83 6,25 5,83 6,31 6,25 5,95 5,83 5,83 5,83

Alimento

Judías (alubias) Soja Cacahuete Frijoles Almendra Avellana Nuez Pistacho Piñones Castaña Coco Semillas de girasol Sésamo

Factor

6,25 5,71 5,46 6,25 5,18 5,30 5,30 5,30 5,30 5,30 5,30 5,30 5,30

Fuente: Jones, 1941.

proteico son muy pequeñas, y por eso se trabaja con los datos de nitrógeno total. Algunas tablas ofrecen datos de nitrógeno total y nitrógeno proteico, utilizando este último multiplicado por 6,25 para obtener la cantidad de proteína. Ejemplo: Lomo de cerdo: Nitróg. total Nitróg. proteico 2,47 g 2,30 g

Proteína 14,4 g

Solomillo de ternera: Nitróg. total Nitróg. proteico 3,23 g 3,08 g

Proteína 19,3 g

Las tablas modernas utilizan factores de conversión específicos relacionados con el contenido en aminoácidos de la proteína del alimento en cuestión, valores que van de 5,18 a 6,38. Los factores específicos de transformación de nitrógeno total en proteína más usados son los dados por Jones en 1941, y los de la FAO/OMS de 1973 (Tabla 12). Como ya se indicó anteriormente, algunas tablas o bases de datos proporcionan información sobre la composición en aminoácidos de la proteína. Los datos se expresan en g/100 g de alimento.

4.10. Grasa Los valores de grasa que se encuentran en las tablas son de grasa total e incluyen triglicéridos (componente mayoritario), fosfolípidos y esteroles. Esta grasa total suele ser determinada por métodos gravimétricos, incluyendo métodos de extracción con éter o cloroformo-metanol, o por hidrólisis ácida. Por ello, la grasa total incluye todos los componentes lipídicos solubles en estos solventes. Hoy día, y debido a la relación existente entre la calidad de la grasa de la dieta y la salud, la gran mayoría de las tablas ofrece también información sobre la composición de la grasa, y da al menos el contenido en ácidos grasos saturados, insaturados y poliinsaturados totales por 100 g de alimento. Debido a que no toda la grasa, como se ha indicado anteriormente, son ácidos grasos, para calcular los ácidos grasos totales a partir de la grasa total se utilizan factores de conversión, como los de Paul y Southgate (1991) (Tabla 13). Ejemplo: si la grasa total en el salmón es de 12 g/ 100 g de porción comestible y el factor de conversión de grasa total en ácidos grasos totales para pescados grasos es 0,9, los ácidos grasos totales serán: 12 x 0,9 = 10,8 g/100 g de porción comestible.

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Capítulo 2.1.


Tabla 13. FACTORES DE CONVERSIÓN DE GRASA TOTAL EN ÁCIDOS GRASOS TOTALES Alimento

Factor

Trigo, cebada y centeno Grano entero Harina Salvado Avena Arroz pulido Lácteos y derivados Huevos Aceites y grasas Aceite de coco Bovino y ovino magro Bovino y ovino graso

0,720 0,670 0,820 0,940 0,850 0,945 0,830 0,956 0,946 0,916 0,953

Los factores de conversión deben tomarse como indicativos solamente; de hecho estos factores son determinados experimentalmente y presentan una estimable variabilidad. Otras dan datos de la composición en ácidos grasos de la grasa del alimento. Es usual expresar este contenido como porcentaje relativo (cantidad de ese ácido graso en 100 g de ácidos grasos totales). Si se necesitan datos ponderales, es decir, g de un determinado ácido graso por 100 g de alimento, hay que multiplicar el dato de ácidos grasos totales por el de porcentaje relativo.

4.11. Constituyentes inorgánicos Se suele dar el contenido total en minerales bajo el epígrafe cenizas y, además, se incluyen valores individuales para una serie de ellos. Los valores vienen expresados en mg o en µg/100 g de alimento. El valor de las cenizas se utiliza para el cálculo de los hidratos de carbono por diferencia. Los minerales presentes en la mayoría de las tablas son el sodio (Na), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), fósforo (P) y hierro (Fe). Otras tablas dan también valores para cobre (Cu), cloro (Cl), manganeso (Mn), yodo (I) y selenio (Se), y las menos dan valores de otros oligoelementos como el cromo (Cr) o el níquel (Ni). A medida que se va conociendo cada vez mejor el papel fisiológico de los distintos elementos traza se hace necesaria su inclusión en las tablas

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Alimento

Factor

Porcino magro Porcino graso Aves Sesos Corazón Riñón Hígado Pescado blanco Pescado graso (azul) Verduras, hortalizas y frutas Aguacate Frutos secos

0,910 0,953 0,945 0,561 0,789 0,747 0,741 0,700 0,900 0,800 0,956 0,956

de composición. Con respecto a estos elementos químicos, hay que dejar claro que en las tablas no se especifica el tipo de compuestos que están formando en un alimento (carbonatos, fosfatos, etc.), y la combinación química de un determinado elemento va a influir sobre su biodisponibilidad, es decir, el valor que muestra la tabla no es indicativo de absorción e incorporación.

4.12.Vitaminas Los valores que se encuentran en las tablas para las distintas vitaminas se han obtenido mediante la aplicación de diversos métodos de ensayo: colorimétricos, cromatográficos, microbiológicos, etc. Esto, junto con el hecho de que a veces se utilizan distintas fórmulas para calcular la actividad total y ésta se expresa de forma diferente, hace que a veces los datos para un mismo alimento sean muy diferentes al comparar distintas tablas o bases de datos. Por otro lado, el número de vitaminas para las que se dan valores es muy variable. Es fácil encontrar valores para tiamina, riboflavina o vitamina C; sin embargo, para vitamina K o B12 es más complicado, ya que el número de tablas o bases de datos que da valores es mucho menor. Actualmente no se suelen utilizar las antiguas unidades internacionales (UI), sino que se utilizan expresiones de tipo ponderal: mg o µg por 100 g de porción comestible.


4.12.1. Vitaminas hidrosolubles • Tiamina (B1) y riboflavina (B2) La tiamina, determinada químicamente o por métodos microbiológicos, y la riboflavina, determinada por métodos fluorimétricos o microbiológicos, vienen expresadas en mg/100 g de porción comestible. • Niacina El término niacina se refiere a la suma de la nicotinamida más el ácido nicotínico. Los valores de la misma se suelen expresar como equivalentes de niacina, en mg. Eq. niacina (mg) = niacina (mg) + triptófano (mg)/60 Los equivalentes de niacina contemplan la contribución del contenido en triptófano del alimento en cuestión. Existe una síntesis endógena de ácido nicotínico a partir del triptófano; 60 mg de triptófano producen 1 mg de niacina. Hay tablas que dan el contenido en niacina pero no los equivalentes de niacina; en otras, a la hora de calcular los equivalentes de niacina en el grupo de cereales y derivados sólo se usa la contribución del triptófano, ya que se considera que la niacina de esos alimentos no es biodisponible. • Ácido pantoténico (B5) Se encuentra, como su nombre indica, ampliamente distribuido en los alimentos en forma de sus derivados activos. En el ensayo de ácido pantoténico se mide su forma estable D-pantotenato de calcio, y se expresa en mg/100 g de alimento. • Piridoxina (B6) Los valores de piridoxina o vitamina B6 que se dan en las tablas provienen de la suma de piridoxina, piridoxal y piridoxamina, más la de sus respectivos fosfatos. Esta vitamina se determina por métodos microbiológicos y se expresa en mg/100 g de porción comestible. • Biotina (B8) La biotina se encuentra en casi todos los alimentos. Se expresa en mg/100 g de porción comestible. • Ácido fólico (B9) El contenido en ácido fólico o folato de los alimentos se determina por métodos microbiológicos. Actualmente los métodos empleados se con-

sideran poco precisos y fiables, por lo que los valores que se encuentran en las tablas se deben usar con mucha prudencia. El contenido se expresa en µg/100 g de porción comestible. En países como los EE UU existen por legislación muchos productos, especialmente del grupo de cereales y derivados, enriquecidos en ácido fólico. Este ácido no se encuentra en los alimentos naturales; es un compuesto químico utilizado por la industria alimentaria y farmacéutica. En las bases de datos de este país se dan valores en µg/100 g de porción comestible para los siguientes componentes: • Ácido fólico: sería el añadido para enriquecer el alimento. • Folato del alimento: el contenido de forma natural. • Folato total = la suma de los dos. • Folato DFE (equivalentes dietéticos de folato). • Folato DFE = folato en los alimentos + 1,7 x µg de ácido fólico. Se multiplica por 1,7 porque es sabido que la biodisponibilidad del ácido fólico añadido es muy superior a la del folato de los alimentos. • Vitamina B12 Se determina como cianocobalamina, que es la más estable de las cobalaminas. Se expresa en µg/ 100 g de porción comestible. Esta vitamina sólo se encuentra en alimentos de origen animal o en aquellos que contengan algún ingrediente de ese origen; por ejemplo, una magdalena hecha con leche o huevo. Algunas publicaciones dan valores de B12 para alimentos fermentados. La vitamina B12 es sintetizada no por los microorganismos responsables de la fermentación del alimento sino por microorganismos contaminantes; por lo tanto, no se puede considerar a esos productos como fuente de vitamina B12. • Vitamina C El término vitamina C se refiere a los dos componentes activos de ésta: el ácido ascórbico y el ácido dehidroascórbico. Por ello, los valores que se dan en las tablas para esta vitamina provienen de la suma de sus dos componentes activos. Algunas tablas dan los valores de los dos componentes por separado (tablas danesas). En otras sólo se ha determinado el ácido ascórbico. Se asume que el contenido de ácido dehidroascórbico en los alimentos tiene poca signi-

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Capítulo 2.1.


ficación en general aunque en algunos casos, por ejemplo verduras y frutas que se venden manipuladas (cortadas, picadas, etc.), las cantidades de ácido dehidroascórbico pueden ser un 1030% del contenido en ácido ascórbico. Se expresa en mg/100 g de alimento.

4.12.2. Vitaminas liposolubles • Vitamina A Como ocurría con la niacina, la actividad total de la vitamina A depende del contenido del alimento en vitamina A como tal (retinol) y en provitaminas A (carotenos) que pueden convertirse en vitamina A. De estos últimos, el más importante es el β-caroteno. Esta actividad total de la vitamina A se expresa en Equivalentes de Retinol (ER), en µg. En muchas tablas se dan las siguientes equivalencias: 1 ER = 1 µg retinol = 6 µg de β-caroteno = 3,33 UI de vitamina A Para calcular los ER de un alimento se utiliza la siguiente fórmula: β-caroteno (µg) ER (µg) = retinol (µg) + 6

Al dividir por 6 se obtiene la cantidad de β-caroteno que puede convertirse en vitamina A. En otras bases de datos (como la de USDA) los valores de vitamina A vienen expresados de tres formas: Vitamina A = unidades internacionales (UI) Vitamina A = µg de Retinol Activity Equivalents (RAE) (equivalentes de actividad de retinol) Retinol = µg de retinol Recomiendan cambiar el factor usado para calcular la actividad de la vitamina A a partir del β-caroteno e introducen una nueva unidad RAE para expresar la actividad vitamínica A. 1 RAE = 1 µg retinol = 12 µg de β-caroteno

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En estas tablas los µg de β-caroteno se dividen por 12 y no por 6 porque estudios recientes indican que la conversión de β-caroteno en retinol es sólo la mitad de lo que se pensaba. • Vitamina E El contenido total en vitamina E se expresa como equivalentes de α-tocoferol y se calcula a partir del contenido del alimento en los diferentes componentes con actividad vitamínica E. Los factores usados son los siguientes: 1 equivalente de α-tocoferol = 1 mg α-tocoferol = 2 mg β-tocoferol = 10 mg γ-tocoferol = 3,33 mg α-tocotrienol En relación con el β-tocoferol, otras tablas usan otras equivalencias: 1 equivalente de α-tocoferol = 2,5 mg β-tocoferol = 3 mg β-tocoferol Actualmente se piensa que sólo la forma α-tocoferol sirve para hacer frente a los requerimientos de vitamina E; por ello, en un futuro todas las tablas expresarán la vitamina E como mg de α-tocoferol solamente. De hecho, la actividad vitamina E, tal como está definida por las últimas Dietary Reference Intakes americanas, está limitada al α-tocoferol natural y al sintético usado para enriquecer alimentos. La actividad vitamínica E expresada como equivalentes de α-tocoferol y calculada como se indicó anteriormente se ha quitado de la base de datos de los EE UU. • Vitamina K La forma mayoritaria de vitamina K en la dieta es la filoquinona o vitamina K1, y es precisamente de ésta de la que algunas tablas dan valores en µg/ 100 g de alimento. • Vitamina D Viene expresada en µg o UI (1 µg = 40 UI). Pocos alimentos contienen vitamina D, y aquellos que la contienen de forma natural, es decir, sin que les haya sido añadida, son alimentos de origen animal (pescado, carne, huevos y leche) y contienen la vitamina D3 o colecalciferol, que es la que también forma el ser humano por la acción de la luz solar.


La vitamina D2 o ergocalciferol es la más usada por la industria alimentaria para enriquecer los alimentos, como lácteos y derivados. Este enriquecimiento es una práctica habitual en países poco soleados. Los valores de vitamina D2 que aparecen en las tablas incluyen ambas formas. • Otros componentes En el futuro, el disponer de una TCA o BDN actualizada requerirá aumentar el número de componentes incorporando, además de los ya conocidos, aquellos microcomponentes de los alimentos sobre los cuales los continuos avances de las investigaciones en Nutrición demuestran que tienen un papel importante sobre la salud, como los flavonoides, los fitoestrógenos o los nucleótidos.

5. Limitaciones de las tablas de composición de alimentos Para hacer un uso apropiado de las TCA es conveniente conocer y comprender las limitaciones que tienen los datos de composición en nutrientes de los alimentos contenidos en dichas tablas. La utilización de tablas o bases de datos implica ciertos riesgos, que deben aceptarse y tenerse en cuenta para obtener un mejor rendimiento de esta herramienta.

5.1.Variabilidad de los alimentos Los alimentos son materiales biológicos, y como tales muestran variaciones naturales en su composición. La composición de un alimento puede variar notablemente al estar influenciada por un gran número de factores, tales como clima, tipo de cultivo, abonos y riego, especie, variedad, grado de maduración, tipos de suelos (riqueza mineral), condiciones de cría del ganado (estabulación), especie, mejoras genéticas, piensos utilizados, edad del animal al sacrificio y otros más. Otras variaciones en la composición proceden de la manipulación realizada por el hombre, como, por ejemplo, el corte de la pieza de carne o la parte del vegetal utilizada. El corte de la carne depende de los países, y sin lugar a dudas afectará al contenido en grasa, proteína, y también al de micronutrientes.

Incluso los alimentos procesados bajo un estricto control de calidad muestran cierta variabilidad en su composición al variar el lote de ingredientes utilizado, y además porque las condiciones de los procesos tecnológicos (extracción de la harina) no pueden ser controladas de forma absoluta. Los valores de una tabla no reflejan la composición de, por ejemplo, un tomate específico, sino que representan un valor medio de la composición en nutrientes de los tomates. Los valores se aproximan al valor real que tiene el alimento concreto que ese individuo ha comido. Esto es verdad hasta cuando se utilizan tablas regionales o locales diseñadas para usarlas en un área limitada y en las que todos los datos provienen del análisis directo de muestras de alimentos consumidos en esa área. Sin embargo, también es cierto que el rango de variación en la composición de alimentos naturales es aproximadamente similar en diferentes áreas geográficas, y que los valores medios obtenidos a partir del análisis de un gran número de muestras de tipo similar son aproximadamente semejantes en diferentes países. Por eso se podría concluir que los valores que proceden de una extensa serie de observaciones y determinaciones se pueden considerar como muy aproximados a la realidad. Lo ideal sería que la tabla diera valores medios con su desviación estándar. De todas formas, el gran número de muestras analizadas hacen que el dato obtenido sea fiable, aunque nunca hay que olvidar que la exactitud es limitada y que hay que usar los datos de acuerdo con ello. No se puede ser excesivamente estricto y rígido en su uso.

5.2.Variabilidad de componentes específicos 5.2.1. Agua Es una de las variables más importantes, ya que modifica el porcentaje de los demás constituyentes. El grupo sobre el que tiene más incidencia es el de verduras y hortalizas, grupo donde las variaciones pueden ser considerables en función, por ejemplo, del grado de maduración del producto y de las condiciones de almacenaje. En otros grupos de alimentos con mucho menor contenido de agua, la posibilidad de modificación del porcentaje de nutrientes es considerablemente menor.

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Capítulo 2.1.


5.2.2. Proteína

5.2.4. Hidratos de carbono

El contenido en proteína de los diferentes alimentos es relativamente constante, por eso las TCA predicen la ingesta proteica con razonable exactitud (se ha citado la existencia de una error máximo del 7%). A pesar de ello, se pueden encontrar pequeñas diferencias en el contenido como resultado de la utilización de diferentes factores de conversión. Tampoco hay que olvidar que la determinación de nitrógeno total incluye sustancias nitrogenadas no proteicas, y esto puede conducir a error en los alimentos ricos en estos compuestos (urea, creatinina, ácido úrico, bases púricas y pirimidínicas, etc.).

En general, el valor calculado para los hidratos de carbono en las distintas tablas predice con una exactitud más que razonable el valor real. Quizás en algunos casos -productos manufacturados-, los valores de azúcar estén subestimados como consecuencia de la adición de sacarosa o jarabes de fructosa.

5.2.3. Grasa El caso de la grasa es muy diferente, al poder variar dentro de un amplio rango la grasa contenida en algunos alimentos, como, por ejemplo, carnes y derivados, pescados y productos manufacturados como los de bollería. Los errores, al usar las TCA para determinar la ingesta de grasa, pueden tener su origen en el tipo de carne consumida, en la mayor o menor limpieza de ese tejido graso que previamente a la ingesta ha hecho el usuario, o en el método de determinación. En general, cuando se emplea el método de Soxhlet se obtiene una infravaloración con respecto a los obtenidos cuando se aplican métodos con hidrólisis previa o mezclas de disolventes. Esta diferencia puede ser mínima en algunos alimentos, mientras que en otros, debido a la existencia de combinaciones lipoproteicas, como ocurre con la leche, carnes, etc., la desviación puede ser mayor. En algunos alimentos se puede dar una gran variabilidad en relación con la composición en ácidos grasos de la grasa contenida en el mismo. Esto ocurre sobre todo en el caso de alimentos elaborados y precocinados. El mismo alimento, una croqueta o un croissant, puede estar elaborado con grasas de diferente calidad y en distinta cantidad, por lo que los datos de grasa total o de ácidos grasos que puedan dar unas tablas a veces no se corresponden realmente con los ingeridos.

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5.2.5. Energía Los valores de energía en prácticamente todas las tablas y bases de datos se corresponden con la energía metabolizable. Es una estimación de la energía que el cuerpo puede obtener a partir de los macronutrientes. Los factores de conversión usados varían, como ya se ha indicado, de unas TCA a otras, y es importante para el usuario conocer los que se están aplicando ya que, en función del factor empleado, un mismo alimento puede llegar a dar diferencias en energía que incluso sean significativas.

5.2.6. Constituyentes inorgánicos Independientemente de la técnica analítica utilizada, los valores de los compuestos minerales pueden variar por varias razones: • La captación de compuestos inorgánicos por las plantas depende de su velocidad de crecimiento, condiciones y tipo de suelo, tratamiento con fertilizantes, y condiciones climáticas. • En el caso de las carnes, la captación de minerales por los tejidos animales dependerá del régimen de alimentación del animal. • Los procesos culinarios a los que el individuo somete estos alimentos tienen también consecuencias para el contenido mineral. En general, se puede decir que en alimentos crudos o naturales el potasio, calcio, magnesio y fósforo varían dentro de unos límites estrechos, y, por ello, se puede decir que las bases de datos dan valores bastante precisos. Los valores para cobre, zinc, hierro y cromo son mucho más variables, por lo que deben tomarse únicamente como orientativos, aunque se puede afirmar que son suficientes para fines dietéticos.


Por otro lado, también habría que tener en cuenta otras cuestiones, como por ejemplo que los fosfatos son ampliamente usados en alimentos manufacturados y, por ello, se puede infravalorar su ingesta. Asimismo, en muchos países hay en el mercado alimentos adicionados o fortificados en minerales (cereales para el desayuno), y esto puede dar lugar a error si se toma ese valor y se aplica a las tablas de un país donde no lo están.

5.2.7. Vitaminas Los contenidos en vitaminas mostrados en las distintas TCA para un mismo alimento pueden no variar o mostrar valores muy dispares, lo cual podría estar relacionado, entre otras causas, con los distintos métodos analíticos utilizados o con las distintas fuentes bibliográficas consultadas, con los distintas formas de expresión (ácido fólico) o con los distintos factores de conversión aplicados a la hora de calcular una actividad vitamínica específica, como es el caso de la vitamina A y la vitamina E, independientemente de la gran variabilidad que presentan la mayor parte de las vitaminas al analizar su contenido en los alimentos. Se podría decir que están sujetas a las mismas causas de variación que afectan a los minerales, más otras específicas, como son termolabilidad, solubilidad en el agua del cocinado y oxidación en contacto con el aire. Por todo ello, los valores que aparecen en las tablas hay que tomarlos como orientativos. Por ejemplo, el contenido en vitamina C de una verdura es muy dependiente del nivel de iluminación que ha recibido la planta, y es muy susceptible a la oxidación. Otras vitaminas, como el folato, son muy lábiles y se afectan por los métodos y condiciones de almacenamiento de los alimentos. Todo ello hace que, a veces, sea difícil dar valores representativos.

5.3. Otras limitaciones 5.3.1. Número de alimentos analizados Como ya se ha indicado, el número de alimentos en el mercado es altísimo, lo que hace casi imposible su inmediata incorporación a las tablas, al requerir bastante tiempo el muestreo y análisis de

los mismos, aparte del coste económico que esto conlleva. Cuando se necesita y no se tiene información sobre la composición de un alimento se usan estrategias que consisten en elegir un alimento biológicamente parecido al alimento del que no se posee la información, o bien, en el caso de platos cocinados, se calcula su composición en nutrientes a partir de la receta, teniendo en cuenta las pérdidas de peso por cocinado. Si es posible se le aplican también factores de pérdidas vitamínicas como consecuencia del proceso culinario. De todas formas, no hay que olvidar que, en los trabajos de evaluación nutricional de una población, la mayor fuente de error no suele ser la TCA sino la cuantificación de los alimentos ingeridos por la persona a partir de la encuesta realizada.

5.3.2. Número de nutrientes analizados por alimento En muchas TCA el número es corto o falta, frecuentemente, el valor para alguno de ellos. Cuando se está trabajando con una tabla que presenta muchos valores perdidos hay que adoptar una postura para minimizar su influencia, como por ejemplo usar los valores de un alimento similar o usar valores procedentes de otras tablas.

5.3.3. Identidad de los alimentos Cuando se toman datos bibliográficos de otras tablas es muy importante estar seguro de que el alimento elegido se corresponda con el que realmente ingiere la persona cuya evaluación nutricional se quiere realizar. Concretamente, los valores en las TCA para platos preparados pueden proceder de uno con el mismo nombre pero distinta receta, y habría que recalcularlos usando dicha receta.

5.3.4. Incompatibilidad de los valores de algunos nutrientes El ejemplo clásico es el de la fibra dietética. En las distintas TCA pueden aparecer valores de fibra cruda, fibra ácido-detergente, hidratos de carbono no

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Capítulo 2.1.


disponibles, polisacáridos distintos del almidón, y todos ellos listados bajo un mismo epígrafe, “Fibra”.

Asimismo, brindan la información necesaria para establecer programas de fortificación de alimentos destinados a combatir las deficiencias nutricionales.

6. Aplicaciones de las tablas de composición de alimentos y bases de datos nutricionales

6.4. Formulación y ajuste de dietas

6.1. Cálculo de la ingesta de nutrientes Aunque son muchas las utilidades de las TCA y BDN, quizás la más importante de todas es la del cálculo de la ingesta de nutrientes a partir de la información sobre ingesta diaria de alimentos, respondiendo a la finalidad previa, indicada en la introducción, de conocer el estado nutricional de un individuo o colectivo.

6.2. Establecimiento del estado nutricional Una vez calculada la ingesta de nutrientes, si ésta se compara con las ingestas recomendadas correspondientes, se puede valorar la situación nutricional del individuo o del colectivo. La valoración del consumo de alimentos e ingesta de nutrientes es un tema de creciente interés en el campo de la salud pública, como un medio importante para fundamentar y orientar la política alimentaria y de nutrición y como método predictivo para determinar el estado de salud de las poblaciones y, más aún, si se tienen en cuenta los cambios en hábitos alimentarios y su relación con las enfermedades crónicas, antes comentada, lo que hace necesaria la implementación de una estrategia dietética eficaz como medio para la prevención de enfermedades.

6.3. Política nutricional alimentaria Conociendo los errores nutricionales de un país o de determinados grupos poblacionales se pueden corregir éstos, implantando acciones políticas de muy diverso tipo, pero ello exige conocer cuál es la composición nutricional de los alimentos. Por ejemplo, si se desea que la ingesta de ácido fólico aumente, es preciso conocer qué alimentos lo contienen, para su recomendación correspondiente.

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Los profesionales de la salud utilizan las TCA o BDN para calcular y confeccionar dietas específicas para distintas patologías (cardiovasculares, diabetes, gota) o para perder peso (bajas en energía), dietas que tienen que proporcionar cantidades concretas de energía y nutrientes. Este tipo de cálculos requiere tablas que contengan la información nutricional de aquellos alimentos que forman parte de la dieta habitual de los pacientes. Aparte de la necesidad formal en el mundo médico, para diseñar pautas dietéticas en el ámbito clínico y asistencial, existe toda una demanda de información alimentaria precisa, en situaciones más informales pero no por ello menos importantes o de menor magnitud, como puede ser en oficinas de farmacia, centros de salud, asociaciones de consumidores, etc.

6.5. Investigación y enseñanza de la Nutrición Las TCA proporcionan la herramienta básica para entender la relación entre alimentos y nutrientes, la clasificación de los alimentos en grupos, los sistemas de intercambios y la relación alimento-salud.

6.6. Educación nutricionalalimentaria El hecho de que el ser humano necesite nutrientes, pero su aporte se haga a través de alimentos, hace que cualquier acto de educación nutricional a cualquier nivel, como por ejemplo la elaboración de guías alimentarias, tenga ineludiblemente que apoyarse en las TCA.

6.7. Industria alimentaria Las bases de datos nutricionales están siendo usadas actualmente por la industria alimen-


taria, que necesita conocer la composición de alimentos de su entorno para la elaboración de productos con fines específicamente nutricionales. Otro uso actual es el etiquetado nutricional de alimentos. En muchos países los datos nutricionales utilizados en el etiquetado pueden tomarse de una fuente “autorizada”, sin que sea imprescindible el análisis del alimento en concreto. Implementan el etiquetado nutricional, prácticamente obligatorio en todos los países, y que tiene gran importancia para la orientación del consumidor y para facilitar el comercio internacional de alimentos en un mercado globalizado. Las industrias alimentarias regulan la calidad de sus alimentos analizando de forma rutinaria los componentes de sus productos, utilizando tablas de alimentos. Estos diferentes usos de las TCA y BDN ponen de relieve la necesidad, el interés y la demanda de datos de buena calidad sobre la composición de alimentos. La disponibilidad de datos fiables y suficientemente detallados es esencial para la ciencia de la alimentación y la nutrición, la dietética, la fabricación y etiquetado de alimentos, para garantizar la calidad e inocuidad de los mismos y para la educación nutricional de los consumidores.

7. Situación de las tablas de composición de alimentos en España Es incuestionable que los profesionales de la nutrición y la dietética necesitan disponer de una TCA que les permita evaluar la ingesta de nutrientes de los distintos estudios epidemiológicos y desarrollar una planificación dietética para conseguir una nutrición poblacional adecuada. En la década de los 90, en un informe de la International Agency for Research on Cancer, en relación con el EPIC (Programa Europeo de Investigación del Cáncer), se indicaba que tras llevar a cabo la fase piloto se había puesto de manifiesto la necesidad de desarrollar tablas de este tipo en los países involucrados en dicho proyecto. También se señalaba en dicho informe que no tenía sentido invertir millones de pesetas en un trabajo sobre dieta y cáncer si no se disponía de una tabla decorosa que

pudiera permitir sacar conclusiones de la relación nutrición-cáncer. Este informe ponía sobre el tapete la necesidad de tener unas TCA o BDN que pudieran ser usadas en ése y otros trabajos epidemiológicos. Actualmente, se dispone en España de diferentes TCA, como las de Requejo et al. (1995), Moreiras et al. (2003), Mataix et al. (2003) y Farrán et al. (2003), que se han elaborado ante la necesidad de poseer datos para la realización de los estudios nutricionales comentados. Casi todas contienen una considerable proporción de datos procedentes de tablas extranjeras, y presentan diferencias en las fuentes consultadas, en el número de alimentos y nutrientes, en el modo de expresar los datos y en la información sobre el uso de los mismos. Esta diversidad de TCA se da en muchos países, aunque en los más avanzados en este campo se han estandarizado estos datos y se han creado grandes bancos de datos de nutrientes a los que cualquier usuario que lo necesite puede acceder libremente. En España no se dispone actualmente de unas normas para la estandarización de estas tablas. En España no existe una TCA o BCN “oficial”; por ello, a la hora de llevar a cabo intervenciones nutricionales del tipo de: • Evaluación del estado nutricional de la población catalana. • Encuesta de nutrición de Andalucía. • Encuesta de nutrición de la Comunidad de Madrid. • Encuesta nutricional de la Comunidad Autónoma Vasca. • Encuesta alimentaria de la ciudad de Alicante. Se han usado distintas tablas o mezclas de TCA nacionales y extranjeras. Todas ellas excelentes, sin lugar a dudas, pero el hecho de que los datos procedan de TCA de otros países supone siempre la existencia de un riesgo de error, ya que los alimentos no son realmente los de nuestro entorno y, por lo tanto, sobre ellos han incidido distintos factores ambientales y genéticos. Por otro lado, la comparación de los resultados obtenidos en los distintos trabajos se hace más difícil. La necesidad de contar con unas TCA que suministraran información sobre los nutrientes de los productos alimenticios de nuestro entorno y que recogieran las posibles variaciones debidas a la va-

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Capítulo 2.1.


riedad de cultivo, clima, raza del animal, etc., hizo que, a través de un convenio de colaboración entre el Ministerio de Sanidad y Consumo y la Universidad Complutense de Madrid, se comenzara el análisis de alimentos presentes en nuestro mercado (excluyendo precocinados), empezando por los de mayor consumo. En 1995, y como fruto de ese convenio, se publicaron las “Tablas de Composición de Alimentos Españoles”, donde se recogen los resultados analíticos de los 68 alimentos estudiados. Estas TCA, importantes por el hecho de recoger datos analíticos de los alimentos del mercado español, no se han ampliado en años sucesivos, por lo que resultan insuficientes para la evaluación nutricional de poblaciones si se tienen en cuenta las directrices o recomendaciones dadas por el propio Ministerio de Sanidad y Consumo para la realización de estudios poblacionales de alimentación y nutrición en España: • Utilizar en los diferentes estudios a realizar las mismas TCA, sin perjuicio de utilizar información específica cuando sea necesario. • En tanto se dispone de tablas españolas razonablemente completas y exactas, se deben tener en cuenta algunas consideraciones. Se debería trabajar, a ser posible, con tablas que contengan datos analíticos originales. En segundo lugar se trabajará con tablas bibliográficas. • El número mínimo de entradas de una TCA ha de ser de 300, estimándose como deseable unas 500. Además, estas TCA deberían incluir alimentos precocinados o elaborados, que hoy día tienen una presencia significativa en la dieta de los españoles y cuyo consumo está aumentando progresivamente como consecuencia de la permanente evolución de la tecnología de la elaboración, transformación y conservación de los alimentos, lo que ha dado lugar a un incremento y diversificación tremendos de la oferta alimentaria. Actualmente, existe dificultad para conocer la composición nutricional de muchos de estos productos que empiezan a ser habituales en la dieta, como por ejemplo: • Productos de bollería y pastelería. • Platos diversos como cocidos, fabadas, pastas, pizzas, arroces, sopas, etc. • Precocinados: croquetas, empanadillas, pescados (palitos, delicias, etc.). • Helados. • Embutidos y otros derivados cárnicos.

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8. Adquisición e intercambio de datos sobre composición de alimentos La TCA más conveniente sería aquella que cubriera el máximo número posible de los alimentos y nutrientes de interés; por tanto, la tabla ideal sería aquella que incluyera la composición de todos aquellos alimentos procesados y no procesados presentes en un supermercado, que los datos procedieran de análisis propios, que tuviera la riqueza nutricional completa, es decir, que presentara el menor número posible de valores desconocidos, y, además, que estuviera informatizada. De hecho, el Ministerio de Sanidad y Consumo recomienda utilizar siempre que se pueda el apoyo de programas informáticos. Para conseguir esta tabla ideal, se tendría que plantear el análisis nutricional de la totalidad de los productos alimenticios disponibles en la actualidad en el país. Por eso, esta tabla ideal no existe porque, como ya se ha dicho, analizar todos los alimentos que hay en los supermercados de un país es imposible y para muchos países supone además una carga financiera a la que no pueden hacer frente. De hecho, incluso a las tablas o bases de datos más completas, como las americanas, les faltan alimentos. Ahora bien, se podría conseguir si se entiende y asume que la mejora de los datos sobre composición de alimentos es una tarea demasiado vasta para que pueda realizarla una sola institución o incluso varios gobiernos y que, por lo tanto, hay que fomentar a nivel internacional el intercambio de datos y la compatibilidad entre bases de datos. Es mejor usar un buen dato procedente de otro país que carecer del mismo.

8.1. Red Internacional de Sistemas de Datos Sobre Alimentos (INFOODS) La red INFOODS (The International Network of Food Data System) se creó en 1984 bajo los auspicios de la Universidad de las Naciones Unidas, para mejorar los estándares de las bases de datos nutricionales y promover la participación internacional y la cooperación en la adquisición e intercambio de datos de calidad sobre composición en nutrientes

M. Mañas Almendros | E. Martínez de Victoria Muñoz | M.ªD.Yago Torregrosa

de alimentos, bebidas y otros ingredientes, para poder así satisfacer las necesidades de los profesionales de la salud, industria alimentaria y consumidores de los distintos países. Al principio se pensó y discutió la creación de una base mundial de datos sobre composición de alimentos de carácter centralizado, pero luego esta idea se abandonó, y los expertos consideraron más conveniente desde el punto de vista técnico, científico y político la creación de una red de bases de datos regionales. La tarea de actualizar las bases a medida que se dispone de nuevos datos es mucho más fácil cuando se realiza a nivel regional; además, los datos provenientes de bases regionales pueden combinarse electrónicamente con fines especializados. Por otra parte, esta estrategia permite difundir el conocimiento de técnicas avanzadas de gestión de bases de datos en los países en vías de desarrollo. Para poder intercambiar datos, lo primero es estandarizar todo el proceso. El grupo internacional de expertos INFOODS ha elaborado normas y directrices aplicables para la recolección, compilación, información y difusión de datos sobre composición de alimentos. Entre ellas figuran: Identification of Food Components for Data Interchange. Establece un conjunto de normas para determinar con precisión los componentes de los alimentos y construir bases de datos que puedan transferirse entre computadoras. INFOODS Composition Data Interchange Handbook. Donde se ofrecen estructuras y normas para trasladar archivos de datos entre países y organizaciones regionales de modo que se conserve toda la información disponible. Guidelines for Food Nomenclature. Facilita a los compiladores de bases de datos sobre nutrientes el intercambio de datos sobre composición de alimentos entre países por medio de un mecanismo de descripción general, multifacético y adaptable. Guidelines to the Production, Management and Use of Food Composition Data Systems. Abarcan el establecimiento y organización de un programa de datos sobre composición de alimentos, la selección de alimentos, incluida la toma de muestras, la elección de métodos de análisis, el control de la calidad, convenciones y formas de expresión de los datos, nutrientes que han de incluirse y directrices para su utilización.

El modelo de intercambio de datos de INFOODS representa un adelanto considerable en el modo de manejar metadatos muy complejos. Se han establecido importantes programas regionales para el Pacífico occidental (OCEANIAFOODS) y América Latina (LATINFOODS), así como para Europa (EUROFOODS). Asimismo se están organizando bases de datos regionales en África (AFROFOODS) y Asia meridional (SAARCFOODS). Está en curso la planificación de bases de datos regionales para atender a los restantes países en desarrollo. El objetivo es incluir a todos los países en desarrollo en la red INFOODS, en estrecha colaboración con las bases de datos de los países industrializados.

8.1.1. EUROFOODS. Recomendaciones para la gestión de bases de datos y para el intercambio de datos sobre composición de alimentos En Europa y dentro de proyectos de investigación como el Cost action 99-EUROFOODS “Food Consumption and Food Composition Data”, que empezó en 1995 y terminó en 1999, un grupo de expertos empezó a trabajar en el manejo o gestión e intercambio de datos de composición de alimentos. El objetivo de este grupo de trabajo era promover, fomentar y alentar el intercambio de datos en Europa. Para conseguir dicho objetivo, este grupo propuso una serie de recomendaciones para el intercambio de datos sobre composición de alimentos usando medios electrónicos. Estas recomendaciones se basaban en trabajos previos realizados por INFOODS a nivel internacional y por otras instituciones nacionales. El trabajo de este grupo lo primero que puso de manifiesto es que casi todos los países pensaban que el intercambio electrónico sistemático de datos de alimentos es importante. A pesar de ello, los datos no se intercambian sistemáticamente porque existen problemas de varios tipos: • Logísticos: el uso de diferente software o formato de archivos. Los datos no están suficientemente descritos y son por tanto difíciles de interpretar. • Físicos: el intercambio se hace a menudo en papel o en archivos que no pueden ser leídos por el que recibe los datos. • Legales: el intercambio es impedido o entorpecido por los derechos de autor.

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Capítulo 2.1.


Tabla 14. EJEMPLO DE MODOS DE EXPRESIÓN DE ACUERDO CON EUROFOODS Código

Descriptor

W

Por 100 g de porción comestible

T

Por 100 g de alimento (tal como se compra, es decir, incluyendo la porción no comestible)

D

Por 100 g de sustancia seca

WKG

Por kg de porción comestible

TKG

Por kg de alimento

DKG

Por kg de sustancia seca

VL

Por litro de alimento

V

Por 100 ml

F

Por 100 g de ácidos grasos totales

N

Por gramo de nitrógeno

Fuente: EUROFOODS Working Group on Data Management and Interchange.

Tabla 15. PRINCIPALES GRUPOS DE ALIMENTOS SEGÚN LAS RECOMENDACIONES DE EUROFOODS Código ALL

Descriptor Todos los grupos de alimentos EUROFOODS

1

Leche y derivados lácteos

2

Huevos y derivados

3

Carne y derivados

4

Pescados, moluscos, reptiles, crustáceos y productos derivados

5

Grasas y aceites

6

Cereales y derivados (granos y derivados)

7

Legumbres, semillas y frutos secos

8

Verduras y hortalizas

9

Frutas y derivados

10

Azúcar, chocolate y productos similares

11

Bebidas (no lácteas)

12

Misceláneos

13

Productos nutricionales especiales

Fuente: EUROFOODS Working Group on Data Management and Interchange.

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Por todo ello, se decidió desarrollar un conjunto de recomendaciones y herramientas relacionadas con la nomenclatura, la terminología, los sistemas de clasificación de los alimentos, los identificadores de los componentes de éstos, los formatos de los archivos, etc., para promover y hacer posible el intercambio de datos en Europa a varios niveles (entre agencias, local, nacional, regional, internacional).

Las recomendaciones dadas por este grupo de trabajo incluyen la descripción del alimento, de los componentes, del valor y de la fuente (Tablas 14 y 15). El objetivo fue crear un modelo de intercambio de datos sobre composición de alimentos que fuera lo suficientemente genérico para manejar datos de composición de alimentos, a distintos niveles de agregación y con varios niveles de información descriptiva adicional.

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Capítulo 2.1.


9. Resumen  Las tablas de composición de alimentos y las bases de datos nutricionales son una herramienta fundamental para los profesionales de la Salud Pública y la epidemiología, que consiste en una recopilación más o menos profunda de los análisis nutricionales de los alimentos a los que tiene acceso una determinada población. Se diferencian en el formato, impreso en un caso y electrónico en las bases de datos, y por tanto en la diferente versatilidad que dan los dos medios indicados.  A la hora de elaborar estas herramientas el proceso de recopilación de datos que se sigue tiene un patrón similar en ambos casos. Lo más importante es fijar el número de alimentos, identificar claramente los mismos, decidir el número de nutrientes o componentes por alimento que se van a incluir en la tabla o base de datos, y seleccionar la fuente u origen de los datos.  Los datos nutricionales pueden obtenerse mediante análisis químico de los alimentos, bibliográficamente a partir de distintas fuentes o de forma mixta, combinando los dos métodos anteriores. Independientemente de la forma de elaboración, las tablas y bases de datos proporcionan el contenido en energía y nutrientes de los alimentos. Los valores de nutrientes se expresan en mg o µg por 100 g de porción comestible en todos los casos, y la energía en kilocalorías o kilojulios. Normalmente, en los criterios de elaboración de la obra viene especificada la definición y expresión de nutrientes.  Es importante no olvidar que, para hacer un uso apropiado de las tablas o bases de datos, es conveniente conocer y comprender las limitaciones que tienen los datos de composición en nutrientes de los alimentos contenidos en dichas tablas, limitaciones que tienen su origen en la variabilidad de los alimentos, que son materiales biológicos y como tales muestran variaciones naturales en su composición, y en la variabilidad de componentes específicos, como por ejemplo el agua, ya que modifica el porcentaje de los demás constituyentes.

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 Las tablas o bases de datos tienen importantes aplicaciones; de hecho, es esencial disponer de datos fiables sobre la composición nutricional de los alimentos para poder realizar cálculos de la ingesta de nutrientes, la formulación de dietas, la educación en materia de Nutrición, la investigación epidemiológica sobre las relaciones entre dieta y enfermedad, el etiquetado nutricional, así como para el comercio, la investigación y la industria alimentaria.  La tabla o base de datos ideal sería aquella que incluyera la composición de todos aquellos alimentos procesados y no procesados presentes en nuestros supermercados, y en la que los datos procedieran de análisis propios. Sin embargo, el elevado número de alimentos y muestras que hay que analizar, ya que aparecen constantemente en el mercado alimentos nuevos, y el gran coste de la analítica requerida hacen imposible que muchos países puedan llevar a cabo esta labor sin ayuda exterior. Ahora bien, se podría conseguir si entiende y asume que la mejora de los datos sobre composición de alimentos es una tarea demasiado vasta para que pueda realizarla una sola institución o incluso varios gobiernos, y que, por lo tanto, hay que fomentar a nivel internacional el intercambio de datos y la compatibilidad entre bases de datos. Es mejor usar un buen dato procedente de otro país que carecer del mismo.


10. Bibliografía Association of Official Analytical Chemists. Official methods of analysis, 16th ed. AOAC International. Gaithersburg, MD, 1995. La AOAC es una asociación independiente de científicos de sectores públicos y privados dedicados a promover la validación de métodos y mediciones de calidad en las ciencias analíticas.

y demás componentes de alimentos que se hayan medido efectivamente. Este libro proporciona la primera normalización completa de la nomenclatura de los componentes de alimentos para el intercambio internacional de datos de los nutrientes y establece un claro conjunto de reglas para identificar los componentes de alimentos.

FAO/WHO. Energy and protein requirements. Report of a Joint FAO/WHO Ad Hoc Expert Committee. FAO Nutrition Meeting Report Series, No 52; WHO Thecnical Report Series No 522, 1973. Este ar tículo trata de los factores de transformación de nitrógeno en proteína.

Klensin JC. INFOODS food composition data interchange handbook. United Nations University. Tokyo, 1992. Este libro se centra en la identificación de los componentes nutritivos y no nutritivos de los alimentos, en la representación y el intercambio exacto de los datos sobre composición de alimentos por computadora, así como en la organización, recopilación y contenido de los cuadros y bases de datos sobre composición de los alimentos. Presenta la estructura y reglas para intercambiar archivos de datos de forma que se conserve toda la información disponible.

Farrán A, Zamora R, Cervera P. Tablas de composición de alimentos del CESNID. Editions Universitat de Barcelona, 2003. Mataix J, García L, Mañas M, Martínez de Victoria E, LLopis J. Tabla de composición de alimentos, 4ª ed. Universidad de Granada, 2003. Moreiras O, Carvajal A, Cabrera L. Tablas de composición de alimentos. Pirámide. Madrid, 2003. Requejo AM, Ortega RM, Carvajales PA, et al. Tablas de composición de alimentos españoles. Ministerio de Sanidad y Consumo. Secretaría General Técnica. Centro de publicaciones. Madrid, 1995. Tablas de composició de alimentos españolas utilizadas en estudios de valoración nutricional de poblaciones. Holland B, Welch AA, Unwin ID, Buss DH, Paul AA, Southgate DA. McCance T & Widdowson’s. The Composition of Foods, 5th ed. The Royal Society of Chemistry. Cambridge, UK, 1991. Estudia los factores de conversión de la grasa total en ácidos grasos totales. Ireland JD, Moller A. Review of international food classification and description. Journal of Food Composition and Analysis 2000; 13: 528-9. En este ar tículo se puede encontrar información sobre los distintos sistemas de clasificación y descripción de alimentos utilizados a nivel internacional.

Merrill AL, Watt BK. 1973. Energy value of foods: basis and derivation, revised. US Department of Agriculture. Agriculture Handbook 74. En este trabajo se encuentran los factores específicos de transformación de los macronutrientes en energía. Rand WM, Windham CT, Wyse BW, Young VR. Food composition data: a user’s perspective. United Nations University. Tokyo, 1987. Hace énfasis en la forma en que la composición de los alimentos apoya la investigación y la política en sectores importantes de la sanidad pública, la dietética, la nutrición y la epidemiología, además de ser decisiva para la industria alimentaria. The Journal of Food Composition and Analysis. Elsevier Inc. Se encuentra on-line en http://www.sciencedirect.com/ science/journal/08891575 Es la publicación oficial de INFOODS y está esponsorizada por The United Nations University y The Food and Agriculture Organization of the United Nations. Esta revista trata todos los aspectos científicos relacionados con la composición química de los alimentos, haciendo énfasis en nuevos métodos de análisis, datos sobre composición de alimentos y estudios sobre manipulación, almacenamiento, distribución y uso de datos sobre composición de alimentos.

Jones DB. Factors for converting percentages of nitrogen in foods and feeds into percentages of protein. US Department of Agriculture; Circular 83, slight revision, 1941. Este ar tículo trata igualmente de los factores de transformación de nitrógeno en proteína usados en muchas tablas y bases de datos de nutrientes. Klensin JC, Feskanich D, Lin V, Truswell AS, Southgate DAT. Identification of food components for INFOODS data interchange. United Nations University. Tokyo, 1989. El empleo eficaz de los datos de composición de los alimentos requiere la identificación precisa de los nutrientes

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Capítulo 2.1.


11. Enlaces web

 www.fao.org/infoods/index_es.stm  www.elsevier.com/locate/issn/0889-1575  www.unu.edu/unupress/unupbooks/80774e/80774E00.htm#Contents  www.codexalimentarius.net/index_es.stm  www.fao.org/docrep/x5557e/x5557e00.htm#Contents  www.fao.org/infoods/COST99Inventory.do  www.foodcomp.dk/fcdb_default.htm  www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp  www.langual.org/Default.htm

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2.2. Métodos para la evaluación de la ingesta de alimentos

María Dolores Yago Torregrosa Emilio Martínez de Victoria Muñoz Mariano Mañas Almendros

Capítulo 2.2. Métodos para la evaluación de la ingesta de alimentos 1. Introducción 2. Obtención de información a nivel nacional: hojas de balance alimentario 2.1. ¿Qué son las hojas de balance alimentario y cómo se obtienen? 2.2. Utilidad y ventajas de las hojas de balance alimentario 2.3. Limitaciones 3. Obtención de información a nivel familiar: encuestas familiares 3.1. Métodos de recogida de la información alimentaria 3.2. Encuestas familiares en España 3.2.1. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPA): Panel de Consumo Alimentario 3.2.2. Instituto Nacional de Estadística (INE): Encuestas de Presupuestos Familiares 4. Evaluación de la ingesta de alimentos a nivel individual: encuestas alimentarias o nutricionales 4.1. Formas de administrar las encuestas 4.1.1. Entrevista conducida por un encuestador 4.1.2. Registro de los datos por parte del propio encuestado 4.2. Recordatorio de 24 horas 4.2.1. Aspectos prácticos del recordatorio de 24 horas 4.2.2. Requisitos de la persona entrevistada 4.2.3. Requisitos del encuestador 4.2.4. El problema de la estimación de las cantidades consumidas 4.2.5. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones 4.3. Cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos 4.3.1. Diseño del cuestionario 4.3.2. Algunos aspectos prácticos del cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos 4.3.3. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones del cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos 4.4. Historia dietética 4.4.1. Aspectos prácticos de la historia dietética 4.4.2. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones de la historia dietética 4.5. Métodos de diario o registro dietético 4.5.1. Registro por pesada (también llamado por doble pesada)

4.5.2. Registro alimentario por estimación del peso 4.5.3. Registro de alimentos por observación y pesada (también llamado registro de pesada con encuestador o registro observado por pesada) 4.5.4. Registro por pesada precisa con análisis químico 4.5.5. Registro alimentario mixto 4.5.6. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones de los métodos de registro 4.6. Calidad de los métodos de valoración de la ingesta de alimentos: precisión, validez y tipos de errores 4.6.1. Conceptos 4.6.2. El uso de marcadores biológicos como método de referencia 4.6.3. Precisión y validez del recordatorio de 24 horas 4.6.4. Precisión y validez del cuestionario de frecuencia de consumo 4.6.5. Precisión y validez de la historia dietética 4.6.6. Precisión y validez de los métodos de registro dietético 4.7. Homogeneización de criterios para facilitar la comparación de los resultados obtenidos en los estudios nutricionales 5. Resumen 6. Bibliografía 7. Enlaces web

Objetivos n Identificar el importante papel de los métodos de valoración de la ingesta de alimentos y nutrientes en el campo de la salud, en particular en relación con el estado nutricional de individuos y poblaciones. n Comprender los fundamentos básicos de los métodos de valoración de la ingesta de alimentos. n Reconocer el tipo de información que proporcionan los distintos métodos. n Explicar las ventajas y limitaciones de cada uno de los métodos y resumir su utilidad o aplicaciones. n Comprender los principios de validez y precisión. n Recordar cuáles son las principales fuentes de error en los estudios de valoración de la ingesta. n Utilizar adecuadamente Internet como herramienta para obtener información de las distintas bases de datos nacionales e internacionales acerca del consumo aparente y disponibilidad de alimentos.

1. Introducción

L

a valoración del consumo de alimentos e ingesta de energía y nutrientes es un tema de creciente interés en el campo de la salud, puesto que aporta información vital sobre el estado nutricional de individuos y poblaciones. Así, en la práctica clínica, la estimación de la ingesta de alimentos en sujetos sanos permite detectar y corregir errores alimentarios y, por tanto, prevenir la aparición de distintas enfermedades. También es indudablemente útil en personas enfermas, no sólo para controlar el grado de seguimiento de una dieta terapéutica, sino que, como parte de los métodos para estimar el estado nutricional del individuo, constituye una ayuda importante en la valoración del pronóstico de la enfermedad y en la elección del soporte nutricional adecuado para lograr una recuperación óptima. Por otro lado, el conocimiento de los patrones dietéticos y de los cambios en la ingesta de alimentos y nutrientes de una población, es fundamental en el campo de la salud pública para investigar las interrelaciones dieta-salud, localizar grupos de población en riesgo, estudiar la influencia de factores socio-económicos o culturales y programar políticas alimentarias y planes de intervención nutricional, todo ello con el objetivo final de prevenir carencias y excesos nutricionales y mejorar el grado de salud de la población. A nivel poblacional también son importantes los estudios de consumo, en tanto que permiten monitorizar la ingesta de sustancias tóxicas y contaminantes. En la Tabla 1 se resumen las posibles finalidades de los estudios de consumo alimentario en poblaciones. Existen diversos métodos para estimar la ingesta de alimentos en individuos y poblaciones, que difieren fundamentalmente en la forma de obtención de los datos y en el periodo de tiempo valorado. Es importante destacar que no existe un método ideal o enteramente satisfactorio. Cada método tiene sus ventajas y limitaciones, y la elección de uno u otro dependerá finalmente de las condiciones del estudio y de los objetivos que se persigan. El objeto de este Capítulo es ofrecer una breve visión de los métodos de valoración de la ingesta de alimentos, incluyendo sus aspectos prácticos, el tipo de información que proporcionan, y sus aplicaciones, ventajas y desventajas. Finalmente, se indicarán algunas directrices metodológicas y recomendaciones formuladas por distintas instituciones nacionales e internacionales con el objeto de facilitar la comparación entre los resultados obtenidos por los estudios que se realicen. Una vez conocido el consumo de alimentos, éste se transforma en ingesta de energía y nutrientes, usualmente mediante las bases de datos de composición de alimentos. Posteriormente se compara con las ingestas dietéticas recomendadas para juzgar la adecuación de la dieta, lo que permitirá tener una idea global del estado nutricional del sujeto o grupo de estudio. Por tanto, los contenidos de este Capítulo están estrechamente relacionados con otros de este Tratado [“Requerimientos nutricionales e ingestas dietéticas recomendadas” 39

Capítulo 2.2.

Métodos para la evaluación de la ingesta...

Tabla 1. FINALIDAD DE LOS ESTUDIOS DE CONSUMO ALIMENTARIO Planificación alimentaria • Adecuación del abastecimiento • Producción y distribución de alimentos • Regulación de productos alimenticios Interés nutricional • Estimar la ingesta nutricional de grupos de población y su adecuación • Identificar grupos de riesgo nutricional • Investigar la relación dieta-salud-estado nutricional • Evaluar programas de intervención y educación nutricional Aspectos toxicológicos • Estimar y monitorizar la ingesta media de aditivos alimentarios y sustancias contaminantes • Estimar los niveles de consumo alto y bajo habitual de alimentos enriquecidos y aditivos alimentarios Fuente: Serra-Majem Ll, Aranceta J, Mataix J (eds.). Nutrición y salud pública: métodos, bases científicas y aplicaciones. Masson. Barcelona, 1995: 107.

(ver Capítulo 3.2); “Tablas de composición de los alimentos y bases de datos nutricionales” (ver Capítulo 2.1); “Epidemiología nutricional” (ver Capítulo 3.20); “Nutrición y salud pública” (ver Capítulo 3.21); “Valoración del estado nutricional en el niño” (ver Capítulo 3.3); “Valoración del estado nutricional en el adulto” (ver Capítulo 3.4); “Informática nutricional” (ver Capítulo 3.22)]. La información alimentaria puede obtenerse a tres niveles distintos, en función de la unidad de consumo o unidad de estudio: • Nivel nacional, mediante las hojas de balance alimentario. • Nivel familiar (o de pequeños colectivos homogéneos como residencias, comedores escolares, etc.), mediante las encuestas familiares. • Nivel individual, mediante las encuestas alimentarias o nutricionales propiamente.

2. Obtención de información a nivel nacional: hojas de balance alimentario 2.1. ¿Qué son las hojas de balance alimentario y cómo se obtienen? Las hojas de balance alimentario dan información bruta acerca de la disponibilidad de alimentos a nivel nacional. Es importante insistir en que las

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cantidades de alimentos disponibles para el consumo humano, tal como se estiman en la hoja de balance de alimentos, se refieren simplemente a las cantidades de alimentos que llegan al consumidor, no a lo que éste consume realmente. Para cada producto alimentario, la cantidad disponible para consumo humano durante un periodo de referencia determinado se calcula teniendo en cuenta la cantidad total producida en el país, unida a la cantidad total importada y reajustada según los cambios que pudieran haber ocurrido en las existencias desde el comienzo del periodo, y deduciendo las cantidades exportadas, las suministradas al ganado, las utilizadas como simiente, las destinadas a otros usos no alimentarios y las pérdidas ocurridas durante el almacenamiento y transporte. Como puede observarse en la Tabla 2, la disponibilidad por persona se obtiene dividiendo la cantidad respectiva por los datos relativos a la población que efectivamente los consume, expresándose en términos de kg per capita/año o incluso en g per capita/día, asumiendo en este caso un consumo constante a lo largo del año. Además, también se ofrece el consumo estimado de energía, proteína y grasa per capita/día, tras aplicar los factores de conversión apropiados para la composición de los alimentos. Las hojas de balance alimentario son confeccionadas por distintos organismos internacionales y nacionales (ver apartado 7):

72 36 405

11 5.111 2.784

4.477 1.037 26 7 415 962

338 42 19 0 75 217 101 5 41 274

14.831 1.119

3.730 1.104 7.358

0 0

-100 0

-100 -50 0

-250

0

0

2.476 942 4.505

7.923

2.757 530 38 0 55 213 26 0 265 1.417

1.959 499 8 7 435 866 75 16 4.887 1.641

5.303 10.397

1.326 198 3.259

4.783

38

25

63

237

300

537

0 1.251

86

6.156

Alim.

154,2

kg/ año

Energ. (kcal)

4.453 -22

-8

0 0 0

4.423

0

64 114 5 1 50 304

326 75 1

939

350 114 787

86

1.633 424 7 7 372 735 70 15 298 1.331

4.895

1.826 828 3.502

40,9 10,6 0,2 0,2 9,3 18,4 1,8 0,4 7,5 33,3

122,6

45,7 20,7 87,7

38,1 5,3 0,1 0,1 15,6 24,6 2,8 2,5 14,0 45,3

148,6

22,6 22,2 61,7

0,7 0,1 0,0 0,0 0,2 0,2 0,0 0,0 0,2 0,6

2,0

1,1 0,7 3,0

4,8

112,8 71,4 41,5

Prot. (g)

0,1 0,1 0,0 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,1 0,5

1,0

0,3 0,1 0,4

0,8

154,0 63,7 90,2

Grasa (g)

Prod.: producción; Imp.: importación; Camb.: cambios existencias; Export.: exportación; Disp.: disponibilidad; Pien.: piensos; Sem.: semillas; Elab.: elaboración alimentos; Desp.: desperdicios; Alim.: alimentos; Energ.: energía; Prot.: proteína. Fuente: FAOSTAT.

Naranjas, mandarinas Limones, limas Pomelo Otros cítricos Plátanos Manzanas, excl. sidra Piñas Dátiles Uvas, excl. vino Otras frutas

Total frutas (excl. vino)

Tomates Cebollas Otras verduras

513

Otros usos

106,5

12.192

Pien. Sem. Elab. Desp.

Miles de toneladas métricas

Camb. Export. Disp.

Por día

Disponibilidad per capita

Total verduras (no incluye patatas)

Imp.

Utilización (uso interno)

POBLACIÓN: 39.921.000

3.422,1 939,3 2.482,7

Prod.

Disponibilidad (suministro interno)

HOJA DE BALANCE DE ALIMENTOS AÑO 2001

Total Total origen animal Total origen vegetal

Producto

PAÍS: España

Tabla 2. REPRODUCCIÓN PARCIAL DE UNA HOJA DE BALANCE DE ALIMENTOS

M.ª D. Yago Torregrosa | E. Martínez de Victoria Muñoz | M. Mañas Almendros

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Capítulo 2.2.


• Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO). Publica anualmente las hojas de balance correspondientes a más de 210 países. Su base de datos estadística FAOSTAT puede consultarse on-line. • Organización Mundial de la Salud (OMS). Utiliza los datos de las hojas de balance alimentario de la FAO para publicar la disponibilidad alimentaria per capita representativa de cinco zonas del mundo con modelos dietéticos diferentes (Medio Oriente, Lejano Oriente, África, Latinoamérica y Europa-Norteamérica-Australia), a través de su programa WHO/ GEMS (Global Environmental Monitoring System). • Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE). Publica información acerca de la disponibilidad y consumo de distintos productos alimentarios en sus 30 países miembros y en otros no miembros. • Oficina Estadística de la Comisión Europea (EUROSTAT). Publica datos de disponibilidad en sus Boletines de Estadísticas Agrícolas. • Muchos países disponen de datos propios sobre disponibilidad alimentaria recopilados por un organismo nacional. En nuestro caso, lo hace el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, que ofrece datos de la utilización interior total y el consumo humano en sus Balances de Producción o Aprovisionamiento, recogidos en los Anuarios de Estadística Agroalimentaria. Aunque todos estos organismos realizan la compilación de sus datos de una manera similar, además de en la cobertura geográfica difieren en la amplitud del listado de alimentos o productos alimentarios, en su forma de agruparlos, en los factores utilizados para realizar la conversión a nutrientes (si se da el caso) y en la periodicidad con que se hacen públicos. Los balances realizados por organismos nacionales son los más actualizados, aunque incluso en este caso es habitual que haya desfases de dos ó tres años entre el año de publicación y el año de referencia.

2.2. Utilidad y ventajas de las hojas de balance alimentario • Al realizarse con regularidad durante un periodo de años, muestran las tendencias en el suministro alimentario global nacional, señalan los cambios que pueden haber ocurrido en el tipo de alimentos consumidos (el modelo de dieta), e indican la me-

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dida en que la disponibilidad alimentaria del país es, en general, adecuada en lo que respecta a las necesidades nutricionales. • Son un punto de referencia útil en el diseño de la política alimentaria de un país, ya que informan acerca de la medida en que un país depende de las importaciones, o de la cantidad de alimentos destinada a otros fines distintos de la alimentación humana. Los datos sobre disponibilidad de alimentos per capita sirven de elemento principal para la proyección de la demanda futura de alimentos. • Los balances elaborados por organismos internacionales permiten comparar la disponibilidad, y por tanto el consumo aparente, de alimentos entre distintos países.

2.3. Limitaciones • La disponibilidad de alimentos no es indicativa de consumo real, sino potencial. Por tanto, la validez de este método para evaluar la ingesta de alimentos de una población es cuestionable. La cantidad de alimentos realmente consumida puede ser inferior a la estimada en la hoja de balance debido a que no se consideran las posibles pérdidas durante el almacenamiento o la preparación del alimento, la comida que se deja en los platos, la que se da a los animales domésticos o la que se tira. • Al no provenir de datos individuales, es imposible analizar la ingesta de alimento o nutrientes en relación con la edad, sexo u otras características personales, por lo que no permiten establecer relaciones causales entre dieta y enfermedad. • Las hojas de balance no proporcionan ninguna indicación sobre las posibles diferencias en la dieta consumida por los diferentes grupos de población, por ejemplo, los distintos grupos socioeconómicos, zonas ecológicas y regiones geográficas dentro de un país; tampoco proporcionan información sobre las variaciones estacionales del suministro total de alimentos. • La exactitud de las hojas de balance de alimentos depende de la veracidad de las estadísticas básicas fundamentales sobre la población, el suministro y la utilización de los alimentos y su valor nutritivo. Estas estadísticas varían notablemente de un país a otro, tanto en términos de su contenido como de su exactitud.


• A pesar de sus limitaciones, la validez de las hojas de balance, para su utilización con fines epidemiológicos, se ha demostrado para algunos nutrientes por la existencia de correlaciones estadísticamente significativas entre su disponibilidad per capita (estimada en función de los datos de la FAO) y la ingesta valorada individualmente en distintos estudios nutricionales.

3. Obtención de información a nivel familiar: encuestas familiares Este concepto se refiere a aquel tipo de encuesta en el que la unidad de consumo u observación es generalmente el grupo familiar, aunque también puede serlo una institución o colectivo homogéneo (centros de enseñanza, sanitarios, residencias de tercera edad, etc.). Desde el punto de vista de los objetivos que se persiguen, se pueden diferenciar dos tipos: las encuestas de presupuestos familiares o “cesta de la compra”, que se realizan con finalidad principalmente económica aunque suelen proporcionar datos acerca del consumo aparente del hogar o institución, y las encuestas de consumo familiar propiamente, en donde se busca específicamente conocer el consumo de alimentos e incluso la ingesta de nutrientes. Posteriormente se comentarán algunos aspectos de las encuestas familiares que se realizan en España.

3.1. Métodos de recogida de la información alimentaria Independientemente de los objetivos perseguidos por la encuesta familiar, hay varios métodos para recoger la información alimentaria: a) Recuento alimentario. El individuo responsable de la compra y preparación de alimentos anota diariamente la cantidad de todos los alimentos que ingresan en el hogar a lo largo del periodo estudiado, que suele ser de siete días, incluyendo las compras, los producidos a nivel doméstico, regalos, pagos en especie y otras posibles fuentes. Además, también se anotan los menús servidos durante el periodo de estudio y el número de miembros que han participado en las distintas comidas (familiares e invitados).

b) Inventario. En este método se realiza una lista muy detallada de todos los alimentos almacenados en la casa al principio y al final del periodo de estudio y además se anota diariamente la cantidad de todos los alimentos que ingresan en el hogar durante ese mismo periodo. Por tanto, la única diferencia entre este método y el de recuento alimentario es que en el método de inventario sí se tienen en cuenta los posibles cambios que se produzcan a lo largo del periodo de estudio en las existencias en el hogar. La desventaja es que puede dirigir la atención hacia alimentos de la despensa de uso poco frecuente y, por tanto, distorsionar los patrones de compra. Junto con el método de recuento, este método es apropiado para comunidades con nivel educacional medio-alto y en las que la mayoría de los alimentos tengan origen externo (no producidos domésticamente). c) Recordatorio mediante el empleo de una lista de alimentos. En este método, el entrevistador emplea una lista de alimentos para ayudar al entrevistado a recordar la cantidad y precio de los alimentos adquiridos y consumidos en el hogar durante el periodo de estudio, que puede oscilar desde 24 horas hasta, más habitualmente, siete días. Es en cierto modo similar al recuento alimentario, pero no sólo tiene en cuenta las entradas de alimentos en el hogar sino también lo que realmente se consume. Por otro lado, en vez de ir anotándose la información, se va recordando a lo largo de una única entrevista. d) Registro familiar. Es un método más complejo, que se basa en pesar (o estimar en medidas caseras) los alimentos que se cocinan y se sirven en el hogar. Hay que registrar las cantidades de ingredientes de los platos complejos y anotar las recetas, así como cuantificar los desperdicios y aquello que se emplea para alimentar animales domésticos o mascotas. El registro pueden realizarlo un encuestador o el responsable familiar. En cualquier caso, las anotaciones del diario suelen cotejarse, una vez finalizada la correspondiente comida, mediante un recordatorio guiado por el encuestador. Para cada comida ha de quedar registrado quién ha participado, ya que lo consumido por invitados hay que descontarlo. Igualmente, cada miembro de la familia ha de llevar un registro individual de lo que consume fuera del domicilio. La aplicación de este método es útil en poblaciones con mucha producción doméstica y bajo grado de alfabetización.

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Capítulo 2.2.


3.2. Encuestas familiares en España 3.2.1. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPA): Panel de Consumo Alimentario El MAPA ha venido elaborando anualmente desde 1987 un estudio pormenorizado sobre el consumo alimentario en España, conocido como Panel de Consumo Alimentario, basado en las encuestas realizadas en hogares, establecimientos de hostelería e instituciones colectivas. Además del gasto en alimentación nos ofrece datos de la cantidad (kg, litros o unidades) total de alimentos comprados en España (más que la cantidad consumida), su distribución entre hogares, hostelería e instituciones y la cantidad per capita. Los resultados se ofrecen en dos formas distintas, como series anuales y mensuales, y los más relevantes pueden consultarse en Internet (ver apartado 7, “Enlaces web”). Su metodología también se puede consultar on-line. No obstante, éstas son algunas de sus características más importantes: 3.2.1.1. Encuestas en hogares • Muestra: 6.000 hogares (de un universo en 2001 de 13.092.694 hogares). • Método de recogida de información: apunte diario de las compras de alimentación en el hogar (método de recuento). 3.2.1.2. Encuestas en hostelería y restauración • Muestra: 700 establecimientos colaboradores (de un universo en 2001 de 236.375 establecimientos). • Tipos de establecimientos participantes: hoteles, restaurantes, bares y cafeterías. • Método de recogida de información: Apunte mensual de las compras efectuadas por el encargado del establecimiento. 3.2.1.3. Encuestas en restauración social-instituciones • Muestra: 200 establecimientos colaboradores (de un universo en 2001 de 25.179 establecimientos). • Tipos de establecimientos participantes: centros de enseñanza, establecimientos penitenciarios, centros de la tercera edad y asistencia social, cen-

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tros sanitarios, fuerzas armadas y de orden público, comedores de empresa y otros, comunidades religiosas. • Método de recogida de información: apunte mensual de las compras efectuadas por el encargado del establecimiento. Entre otros datos, la encuesta de consumo familiar realizada a nivel de hogares permite conocer las cantidades compradas per capita (Figura 1). Además, proporciona información tanto global como desglosada de acuerdo con distintas variables o criterios de desglose, como geográficos, socioeconómicos, tamaño del hábitat, tamaño de la familia, edad del ama de casa, presencia de niños, actividad del ama de casa, etc.

3.2.2. Instituto Nacional de Estadística (INE): Encuestas de Presupuestos Familiares En España, las encuestas de presupuestos familiares comenzaron a realizarse en 1958 por el INE. A partir de 1985, la anterior serie de encuestas discontinuas pasó a convertirse en la denominada Encuesta Continua de Presupuestos Familiares (ECPF), que, como su nombre indica, se ejecuta continuamente a lo largo de todo el año y tiene por objeto conocer el volumen de gastos trimestrales y anuales de las familias españolas, así como la evolución de dichas variables en el tiempo y en relación con diversas características sociodemográficas de la población. La ECPF ha sido objeto de una reforma metodológica a partir del tercer trimestre de 1997 (ECPF base 1997), con ajustes en la mecánica de recogida de datos y un incremento del tamaño muestral (hasta aproximadamente 8.000 hogares), lo que permite realizar estimaciones por comunidades autónomas. Al mismo tiempo, se ha introducido una nueva clasificación de bienes y servicios (ver más adelante) conforme a la cual se codifican los diferentes gastos efectuados por los hogares, con el fin de hacerla más adecuada a las necesidades de la contabilidad nacional y para facilitar la comparación a nivel comunitario, según los requerimientos de la EUROSTAT. Los detalles metodológicos se pueden consultar en Internet (ver apartado 7). De cualquier manera, las características principales en cuanto a los aspectos metodológicos de las ECPF son:


Figura 1. Cantidades compradas por persona y año de diversos alimentos en España en el año 2000. Fuente: Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Panel de Consumo Alimentario (datos obtenidos mediante encuestas de consumo familiar).

• Población investigada: el conjunto de hogares que residen en viviendas familiares principales. Ámbito geográfico: todo el territorio nacional. Ámbito temporal: cada ciclo trimestral a partir del tercer trimestre de 1997 (las estimaciones anuales se obtienen como suma de las estimaciones trimestrales). • La mitad de la muestra (unos 4.000 hogares) colabora durante una semana al trimestre, anotando durante este periodo de tiempo, en libretas destinadas para ello, todos los bienes y servicios por los que han efectuado un pago. Sin

embargo, siendo la semana un lapso de tiempo excesivamente breve para abarcar la adquisición de toda la gama de bienes y servicios susceptibles de consumo, se solicita también, mediante entrevista a la totalidad de la muestra, información sobre las compras efectuadas con periodicidad superior a la semana. • Dada la complejidad de la ECPF y con objeto de evitar el cansancio de las familias, así como dar probabilidad de selección a otras nuevas, se establecen turnos de rotación para facilitar la renovación parcial de la muestra. Así, cada trimestre

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Capítulo 2.2.


Figura 2. Evolución del consumo anual medio por persona de fruta fresca (o refrigerada) desde 1998 a 2001. Fuente: Encuesta Continua de Presupuestos Familiares (ECPF, base 1997). Instituto Nacional de Estadística (INE).

se renueva un octavo de la muestra, por lo que cada hogar colabora durante un máximo de ocho trimestres. La ECPF estudia fundamentalmente los gastos de consumo (trimestrales y anuales), los ingresos regulares mensuales del hogar en la actualidad y otras variables. Los gastos de consumo de los hogares se clasifican de acuerdo con una nueva clasificación (COICOP/HBS), que distingue doce categorías o grupos de gastos (frente a los nueve que se venían incluyendo desde 1980): alimentos y bebidas no alcohólicas; bebidas alcohólicas, tabaco y narcóticos; artículos de vestir y calzado; vivienda, agua, electricidad, gas y otros combustibles; etc. Muchos de los resultados obtenidos se pueden consultar gratuitamente en Internet. Desde el punto de vista que en Nutrición interesa, la ECPF proporciona datos de consumo aparente de alimentos, expresándose los resultados como cantidad (kg, litros o unidades) total consumida, por hogar y per

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capita. Un ejemplo del tipo de información que se obtiene con las ECPF se ve en la Figura 2. Cabe mencionar aquí que las encuestas de presupuestos familiares realizadas por el INE en los años 1964/65, 1980/81 y 1990/91 fueron la base de los Estudios Nacionales de Nutrición y Alimentación (ENNA) llevados a cabo por un equipo del Departamento de Nutrición de la Universidad Complutense de Madrid. En todos los hogares seleccionados se anotaron, día a día, las cantidades de todos los alimentos y bebidas disponibles, expresadas en unidades de peso o de volumen, y a partir de este consumo de alimentos se calculó la ingesta de energía y nutrientes. De esta manera se analizaron los hábitos alimentarios y el estado nutricional de nuestra población (Figura 3) y la evolución del consumo de alimentos a lo largo de esos años y la influencia de variables como tamaño del municipio, composición del hogar, nivel de ingresos y de


hecho de que la unidad de consumo sea el individuo permite establecer asociaciones entre la dieta y variables como edad, sexo, marcadores bioquímicos, estado de salud o presencia de enfermedad, lo que es imposible de realizar cuando la unidad estudiada es de base colectiva (país, familia o institución). Los distintos métodos encaminados a valorar la ingesta de alimentos a nivel individual pueden dividirse en dos grandes grupos. En el primero de ellos se incluyen aquellos métodos que recogen datos referidos a lo consumido en un tiempo pasado, y son concretamente Figura 3. Niveles de consumo de grasa saturada en las distintas comunidades el recordatorio de 24 horas, autónomas españolas de acuerdo con el estudio ENNA-3, usando los datos primarios el cuestionario de frecuencia de la Encuesta de Presupuestos Familiares de 1990-1991. Los valores máximo y de consumo de alimentos y la mínimo de grasa saturada se expresan en gramos por persona y día. historia dietética. Dentro del segundo grupo se encontrarían instrucción, edad, sexo, actividad del sustentador aquellos métodos que recogen información sobre principal, etc. el consumo de los alimentos en el momento en Este tipo de colaboración se ha mostrado muy que éste se produce. Se trata de los registros o útil y actualmente se intenta establecer en países diarios dietéticos. en los que, por razones económicas principalmenSe han hecho otras muchas clasificaciones de te, no ha sido posible la realización de encuestas las encuestas alimentarias atendiendo a distintos individuales (las encuestas alimentarias propiamenconceptos. Así, según se haga el cálculo de la te), pues con un coste adicional muy pequeño, en ingesta de energía y nutrientes, se puede hablar relación con el total, es posible elaborar nutriciode métodos directos (cuando se hace análisis nalmente los datos de consumo de alimentos que químico de los alimentos) o indirectos (cuando se recogen las encuestas de presupuestos familiares. calculan por medio de las tablas de composición La utilidad, ventajas y limitaciones de las ende alimentos). En función del tipo de datos obtenicuestas familiares (tanto las de presupuestos dos, hay métodos cuantitativos, semicuantitativos familiares como las de consumo) se resumen en y cualitativos. Todas estas clasificaciones pueden la Tabla 3. dar lugar a confusión porque a veces dejan sin clasificar algún método, o bien un método puede quedar incluido en varios apartados. Por lo tanto, lo más sencillo es conocer los cuatro tipos fundamentales de encuestas alimentarias: recordatorio 4. Evaluación de la ingesta de 24 horas, cuestionario de frecuencia de conde alimentos a nivel sumo de alimentos, historia dietética, y registro o individual: encuestas diario dietético. alimentarias o nutricionales Antes de entrar en la descripción de cada Los métodos de recogida de información aliuna de ellas conviene aclarar algunos concepmentaria a nivel individual son las denominados tos relacionados con la forma de recogida de la propiamente encuestas alimentarias. El información.

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Capítulo 2.2.


Tabla 3. VENTAJAS, UTILIDADES E INCONVENIENTES DE LAS ENCUESTAS FAMILIARES (DE PRESUPUESTOS Y DE CONSUMO) CUANDO SON UTILIZADAS PARA OBTENER INFORMACIÓN ALIMENTARIA Ventajas y utilidades • Al elaborarse de manera continua y/o periódica, hacen posible el estudio de la evolución temporal de distintos parámetros • El hecho de que las realicen organismos oficiales implica que normalmente se empleen métodos estandarizados, lo que facilita las comparaciones intranacionales (por ejemplo, entre distintas provincias o comunidades autónomas) e internacionales (o al menos intraeuropeas) • Una ventaja importante con respecto a las hojas de balance alimentario es que las encuestas familiares sí pueden ya informar acerca de las diferencias entre distintos grupos de población (grupos socioeconómicos, regiones geográficas, etc.) • Sus amplios periodos de cobertura temporal hacen factible el estudio de la estacionalidad en el consumo alimentario Limitaciones • No son indicativas de consumo real, sino del gasto que se hace en alimentación. Aunque puede haber diferencias en función del método de recogida de información alimentaria (registro, recuento...), no es habitual que se consideren los desperdicios, lo que se da a las mascotas, lo que comen los invitados, etc. Tampoco se cuantifican los alimentos que se consumen fuera del domicilio (aunque sí lo que se gasta en ese consumo) • Al no provenir de datos individuales, es imposible analizar la ingesta de alimentos o nutrientes en relación con la edad, sexo u otras características personales (situación fisiológica). Así, aunque los resultados se expresen per capita, la evaluación de la adecuación del consumo alimentario es prácticamente imposible. Por la misma razón, no permiten establecer relaciones causales entre dieta y enfermedad • En algunos casos estas encuestas incluyen grupos amplios de alimentos, no alimentos concretos, resultando muy complicada la valoración de la ingesta de nutrientes a partir de los datos proporcionados

4.1. Formas de administrar las encuestas 4.1.1. Entrevista conducida por un encuestador La entrevista personal se considera el método más fiable y válido. Sin embargo, es en ocasiones sustituido por otros métodos con objeto de disminuir los costos. No siempre la entrevista se hace a la persona sujeto de la evaluación nutricional. En estos casos se habla de encuesta subrogada y se lleva a cabo cuando la persona cuya información dietética se desea conseguir desconoce los detalles de su propia alimentación o es incapaz

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de describirlos (niños, ancianos, personas con incapacidades intelectuales o con problemas de expresión). En estos casos la entrevista se realiza a la persona responsable de la alimentación del sujeto en cuestión. La entrevista personal se usa para cualquier tipo de encuesta alimentaria, pero es fundamental en el recordatorio de 24 horas y en la historia dietética. La entrevista telefónica se ha utilizado para el recordatorio de 24 horas. La mayor utilidad de la entrevista telefónica es realmente para preguntas cortas o cuestiones puntuales. Sin embargo, resulta imposible realizar telefónicamente el mismo tipo de entrevista que se puede hacer “cara a cara”.


4.1.2. Registro de los datos por parte del propio encuestado Según sea el grado de intervención por parte de un encuestador, se puede hablar de cuestionarios autocontestados, en los que el encuestado responde el cuestionario tras recibir instrucciones del encuestador. En el caso del cuestionario autoadministrado, el grado de intervención del encuestador es prácticamente nulo. Las instrucciones, junto con el cuestionario, se envían por correo ordinario o incluso correo electrónico. El registro o diario dietético puede considerarse un tipo de encuesta autocontestada en los casos en que el propio encuestado sea el que anote las cantidades de alimentos que va a consumir. Nunca será autoadministrada porque requiere del asesoramiento previo del encuestador o experto dietista. El tipo de encuesta alimentaria que más se presta a ser de tipo autoadministrada es el cuestionario de frecuencia de consumo. Las principales ventajas e inconvenientes de estos métodos se recogen en la Tabla 4.

4.2. Recordatorio de 24 horas Es el método de evaluación de la ingesta de energía y nutrientes más ampliamente utilizado en todo el mundo. Por medio de una entrevista, se pide al sujeto encuestado que recuerde todos los alimentos y bebidas ingeridas en las 24 horas anteriores, o más comúnmente, a lo largo del día anterior. Las cantidades de alimentos (método cuantitativo) se estiman usualmente por medio de medidas caseras, modelos tridimensionales o fotografías. Aunque el periodo de tiempo más usado es el de las 24 horas anteriores, lo cierto es que se ha empleado para recordar periodos que oscilan entre unas pocas horas y hasta siete días. El método pretende valorar la ingesta real del individuo en el periodo de tiempo estudiado.

4.2.1. Aspectos prácticos del recordatorio de 24 horas Es conveniente que los entrevistados no sepan de antemano cuándo se va a realizar la entrevista. Aunque esto podría ayudar a la memoriza-

ción de algunos sujetos, en otros podría influir sobre su dieta. El recordatorio siempre se realiza mediante una entrevista, que suele ser personal. A veces se hacen entrevistas telefónicas, previo adiestramiento y/o facilitación del material necesario. Esto es más frecuente cuando se hacen series de varias entrevistas repetidas, a partir de la primera. En la entrevista se pide al encuestado que recuerde con detalle las comidas realizadas el día anterior, empezando generalmente con lo que se comió por la mañana tras levantarse y prosiguiendo a lo largo del día. Normalmente se comienza recordando las comidas principales, dejando para el final lo que se haya podido consumir entre horas. En este tipo de encuesta no sólo se busca información acerca del tipo de alimento consumido y su cantidad, sino también la forma de preparación, ingredientes del plato y hora de consumo. Por ello se anotan recetas, condimentos, grasas o aceites y, en el caso de alimentos procesados, su marca y composición (si se conoce). Todo ello se ve facilitado cuando la entrevista se realiza en el hogar del encuestado. En cualquier caso, el lugar donde se realiza la entrevista debe ser tranquilo y confortable.

4.2.2. Requisitos de la persona entrevistada La calidad de la información recogida en el recordatorio de 24 horas dependerá en gran manera de la habilidad del sujeto entrevistado para recordar y describir adecuadamente su dieta. La falta de memoria va a afectar fundamentalmente a la cuantificación del consumo de salsas y condimentos, alimentos que por otro lado en algunos casos contribuyen de manera importante a la ingesta de energía y nutrientes. Cuanto más se alarga el periodo de recuerdo por encima de las 24 horas, más importancia cobra este aspecto. En la habilidad para recordar y describir la dieta previa influyen distintos factores, entre los que deben destacarse los siguientes: • Edad: los niños menores de 12-13 años y los ancianos, junto con los incapacitados mentales, tienen en común la dificultad de recordar, o bien de describir, los detalles de su alimentación. En estos casos se recurre a la realización de entrevistas subrogadas (ver apartado 4.1.1).

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Capítulo 2.2.


Tabla 4. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS DISTINTOS MÉTODOS DE ADMINISTRAR LAS ENCUESTAS Entrevista personal

Entrevista telefónica

Cuestionario autoadministrado

Ventajas • Las preguntas pueden ser complejas • La información puede ampliarse (preguntas múltiples) • Se asegura la cumplimentación de todas las preguntas de la encuesta • Alta participación • Proporciona bastante flexibilidad y control sobre la encuesta • No es necesario que el encuestado sepa leer ni escribir • Se obtiene información sobre el entorno del encuestado

• Tasa de participación intermedia • Coste moderado • No es necesario que el encuestado sepa leer ni escribir • Se pueden cubrir áreas geográficas extensas • Relativamente anónima

• Bajo coste • Anónima (se “confiesa” más fácilmente el consumo de dulces o alcohol) • Ausencia del sesgo del encuestador • Se pueden cubrir áreas geográficas extensas • Los participantes pueden considerar más tranquilamente las respuestas

Inconvenientes • Coste y tiempo elevados • No anonimato • Posible influencia del encuestador (sesgo del encuestador) • Se ha de realizar en zonas geográficas menos extensas

• Limitada a personas con teléfono (problema en medios rurales) • No información sobre el entorno

• Sexo: se cree que las mujeres recuerdan lo que comen mejor que los hombres. Las razones pueden ser varias, como su mayor implicación en las tareas domésticas (compra, cocina, etc.) o su mayor preocupación por el mantenimiento del peso. En cualquier caso, sí es cierto que aquellas personas que siguen una dieta especial, bien por prescripción facultativa (hipertensión, etc.) o por propia voluntad (vegetarianismo), tienden a recordar con más facilidad lo que ingieren. • En relación con el hecho de que la entrevista sea cara a cara, puede ocurrir que el entrevistado distorsione (consciente o inconscientemente) las

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• Requiere preguntas sencillas. No seguridad de que se haya comprendido la pregunta • No oportunidad de ampliar la información • Cumplimentación parcial • Baja participación • Requiere cierto grado de alfabetización • No se controla quién cumplimenta realmente la encuesta

características de su dieta de manera que resulte más saludable (refiere un menor consumo de alcohol, dulces o grasas saturadas, y mayor de frutas y verduras).

4.2.3. Requisitos del encuestador Los anteriores problemas pueden compensarse en parte gracias a la habilidad del encuestador. Éste debe estar entrenado en métodos generales de entrevista. En este sentido, es importante que mantenga una actitud neutral y evite mostrar sig-


nos de sorpresa, aprobación o desaprobación. En caso de que en el estudio intervenga más de un encuestador, es conveniente que se estandaricen los protocolos, lo que también ayuda a minimizar el sesgo del observador. Es muy importante que el encuestador esté formado específicamente en métodos de encuesta alimentaria, sobre todo en lo que se refiere a su capacidad para estimar las cantidades reales de alimento consumido por el entrevistado. Además, es recomendable que conozca los alimentos más frecuentes en el área geográfica en que se encuadra el estudio, así como los hábitos y costumbres (modo de cocinado) del grupo encuestado, ya no sólo en lo referente a la zona geográfica sino a posibles costumbres asociadas a creencias religiosas, etc. Finalmente, el conocer los objetivos del estudio o qué tablas de composición de alimentos se van a utilizar en la conversión a energía y nutrientes, también puede ser de ayuda.

4.2.4. El problema de la estimación de las cantidades consumidas A diferencia de otro tipo de encuestas, en el caso concreto del recordatorio de 24 horas no se pretende conocer la ración habitual que la persona toma de tal o cual alimento, sino la cantidad exacta que la persona tomó el día anterior. Por esta razón no se aconseja el empleo de “raciones estándar medias”, ya que el tamaño de éstas puede variar mucho de un hogar a otro, o en función del sexo (hombre-mujer) y del área geográfica. Tampoco es conveniente que el encuestado estime por sí mismo las cantidades consumidas en gramos, y si lo hace no se tendrá en cuenta el valor que nos ofrezca. En el recordatorio de 24 horas el encuestado debe especificar la cantidad ingerida mediante el empleo de medidas caseras (preferiblemente las suyas: vasos, cucharas, platos, etc., cuya capacidad valorará el encuestador en el momento de la encuesta), modelos tridimensionales o fotografías de platos o alimentos en donde se aprecian los distintos tamaños (Figura 4). Estos modelos deben adaptarse a las costumbres de la zona en que se vaya a realizar el estudio, de modo que el tamaño de las raciones e incluso el aspecto del plato ya preparado y los ingredientes que

Figura 4. Modelos para la estimación del tamaño de la ración. Fuente: Fotoarte, División e-Medical, México.

incorpora sean los habituales. Distintos estudios han confirmado que se consiguen mejores estimaciones (más cercanas a la realidad) con los modelos tridimensionales o fotográficos que con las medidas caseras. Lógicamente, la habilidad y formación del encuestador tienen gran importancia en estos aspectos. Así, el encuestador debe facilitar al encuestado que éste proporcione detalles que ayuden al encuestador a estimar la cantidad consumida, insistir en los restos que se han podido dejar en el plato, y preguntar por aquellos alimentos o ingredientes que el encuestado suele olvidar con facilidad, como azúcar en el café, pan en las comidas, o aceite en las ensaladas.

4.2.5. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones • Ventajas - No altera el patrón de ingesta habitual del encuestado. - Rápido y simple si se dispone de encuestadores formados. - Poco molesto para el encuestado (alta colaboración). - Coste medio-bajo. • Inconvenientes - Si sólo abarca 24 horas no considera la variabilidad intraindividual (día-a-día) del sujeto,

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Capítulo 2.2.


que puede llegar a ser muy grande en países occidentales donde la disponibilidad de alimentos es elevada. - Dependencia de la memoria del individuo y de su habilidad para describir alimentos (complicaciones en niños, ancianos y discapacitados mentales). • Aplicaciones - El recordatorio de 24 horas (un solo día) es muy utilizado en estudios nutricionales de grandes grupos de población en donde sólo se requiera conocer a nivel descriptivo el comportamiento nutricional y la ingesta media de tales grupos. - En otro tipo de estudios, dependiendo de la precisión deseada y del nutriente de interés, se necesita recordar varios días. En este caso, la información recogida puede permitir distribuir al grupo de población en subgrupos de acuerdo con su ingesta habitual de alimentos y nutrientes, o incluso pueden informar del consumo habitual de un individuo y relacionar la ingesta con parámetros antropométricos o bioquímicos. Como ejemplos de estudios nutricionales españoles en los que se han utilizado recordatorios de 24 o 48 horas, están las encuestas nutricionales de Andalucía, Canarias y el País Vasco, el estudio enKid realizado en niños y adolescentes españoles, el estudio EPIC sobre nutrición y cáncer que se realiza en distintos países europeos, entre ellos el nuestro.

4.3. Cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos Este método tiene como objeto el conocer, a partir de un listado de alimentos, la frecuencia de consumo de un alimento o grupo de alimentos en el periodo de tiempo que se especifica. Nos informa, por tanto, del consumo habitual de alimentos en la población de estudio durante un periodo de tiempo pasado. El periodo de tiempo al que se refiere el cuestionario (periodo de tiempo “recordado”) suele ser el año anterior al momento de realización de la encuesta, sobre todo cuando la encuesta se realiza con fines epidemiológicos. En cualquier caso, esto dependerá de los objetivos perseguidos por el estudio, del nutriente de interés y de la situación fisiológica o patológica con la que se trata de relacionar la dieta. Por ejemplo, para establecer

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relaciones cáncer-dieta puede ser conveniente ampliar el periodo recordado a varios años. Esto no debería constituir un gran problema, ya que diversos estudios han mostrado que es más fácil recordar con qué frecuencia se come un determinado alimento (incluso aunque haya que remontarse a 10-20 años) que precisar con detalle lo ingerido en los últimos días. En comparación con otras encuestas alimentarias, el cuestionario de frecuencia de consumo ofrece una información menos precisa desde el punto de vista cuantitativo pero más global, a la vez que abarca generalmente periodos de tiempo más amplios.

4.3.1. Diseño del cuestionario No cabe duda de que si en otros métodos de valoración de consumo alimentario el contar con encuestadores bien formados y entrenados es uno de los factores más importantes para lograr con éxito los objetivos propuestos, en el caso del cuestionario de frecuencia de consumo el punto más importante es que el cuestionario en sí sea el más adecuado para los propósitos del estudio. De hecho, el diseño de este cuestionario suele ser más complejo y llevar más tiempo que el de los empleados en otros tipos de encuestas alimentarias. El cuestionario de frecuencia de consumo alimentario se estructura en tres partes bien diferenciadas (Tablas 5 y 6): una lista de alimentos, una sección en donde se sistematizan las frecuencias de consumo en unidades de tiempo, y una ración/porción estándar (o raciones alternativas) de referencia para cada alimento. A veces también incluye preguntas adicionales. A continuación se verán los aspectos más destacados de cada una de estas partes, a tener en cuenta a la hora de diseñar el cuestionario: 4.3.1.1. Lista de alimentos Se recomienda que sea clara y concisa, y que esté estructurada en grupos de alimentos. Con respecto a la inclusión o no de un alimento dado en la lista de alimentos del cuestionario, esto dependerá de las características de nuestro estudio, en especial:


Tabla 5. EJEMPLO DE PARTE DE UN CUESTIONARIO DE FRECUENCIA DE CONSUMO DE ALIMENTOS SEMICUANTITATIVO POR FAVOR, PONGA UNA MARCA (X) EN CADA LÍNEA Alimentos y cantidades

Consumo medio a lo largo del pasado año Nunca o < 1/mes

Bebidas

1-3/ mes

1/ semana

2-4/ semana

5-6/ semana

1/día

2-3/día

Té (taza)

4-5/ día

6o más/ día

X

Café, instantáneo o molido (taza) Café descafeinado (taza)

X X

Cacao, chocolate caliente (taza)

X

Bebida de cereales -Horlicks, Ovaltine- (taza)

X

Vino (vaso)

X

Cerveza, cerveza lager o sidra (media pinta) Oporto, jerez, vermouth, licores (vaso) Destilados -ginebra, vodka, whisky(una medida) Refrescos con gas bajos en calorías (vaso) Refrescos con gas -coca cola, limón(vaso) Zumo de frutas 100% -naranja o manzana- (vaso)

X X X X X X

Refresco de frutas azucarado (vaso)

X

FRUTA (una pieza o porción mediana) Para frutas muy estacionales, como las fresas, estime su consumo en la época correspondiente Manzanas

X

Peras

X

Naranjas, mandarinas Pomelo

X X

Plátano

X

Uva

X

Melón

X

Melocotón, ciruelas, albaricoques

X

Fresas, frambuesas, kiwis

X

Fruta enlatada

X

Fruta seca -uvas o ciruelas pasas-

X

Por favor, compruebe que TODAS las líneas tienen una marca (X) Fuente: Estudio EPIC (Norfolk).

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Capítulo 2.2.


• La población a encuestar. No tiene sentido incluir en el cuestionario aquellos alimentos que casi nadie consume nunca. Esto se aprecia bien en las Tablas 5 y 6. La Tabla 5 representa un cuestionario dirigido a la población anglosajona (la parte del estudio EPIC desarrollada en Reino Unido), en tanto que la Tabla 6 incluye un cuestionario dirigido a la población de las Islas Canarias (Encuesta Nutricional de Canarias). Las costumbres y alimentos tradicionales lógicamente fueron tenidos muy en cuenta a la hora de seleccionar los alimentos de la lista. Véanse por ejemplo las diferencias entre las dos listas de frutas, o la presencia de gofio en el cuestionario de Canarias y de cereales para la leche (Ovaltine, Horlicks) en el cuestionario EPIC. Esto influye incluso en las medidas estándar (ejemplo, en el cuestionario EPIC-Norfolk se emplea la pinta, lo que nunca se haría en un cuestionario destinado a la población española). • El nutriente o nutrientes objeto de investigación. En algunos casos nos puede interesar estudiar la ingesta de un nutriente en particular, por su relación con una determinada patología; en otros casos quizás se tratará de estimar toda la ingesta porque se desea valorar el consumo calórico total. • La clasificación de los encuestados en diferentes categorías de ingesta de un nutriente (altos, medios o bajos consumidores) se verá facilitada si el listado incluye aquellos alimentos que más contribuyen a discriminar la variabilidad interindividual en relación con el consumo de tal nutriente. Teniendo esto en cuenta, se han descrito distintas estrategias para confeccionar la lista de alimentos del cuestionario de frecuencia: • Basándose en las tablas de composición de alimentos. La lista se elaboraría de acuerdo con el contenido en nutrientes de los alimentos. Inicialmente se obtendría un listado de alimentos ricos en el nutriente de interés, lo que nos permitiría identificar aquéllos con los valores más altos. El problema es que se podrían incluir en el cuestionario alimentos muy ricos en tal nutriente pero que apenas se consumen en la población a encuestar (por ejemplo, la anguila puede ser un alimento rico en vitaminas A y D, pero posiblemente de escasa frecuencia de consumo en la población general española, lo que desaconsejaría su inclusión en la lista de alimentos del cuestionario). • Por exclusión de una lista exhaustiva. De una lista inicial con todos los alimentos de consu-

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mo “posible” en la población a encuestar, se suprimirían aquellos que, tras un estudio piloto, se confirme que son menos consumidos. Esto tiene el riesgo de eliminar algunos alimentos altamente discriminantes, es decir, aquellos que a pesar de ser consumidos esporádicamente, aportan mucha información referente a la variación interindividual. • Selección de alimentos basada en la observación previa del consumo alimentario. Habría que realizar una valoración previa del consumo de alimentos, normalmente mediante un recordatorio de 24 horas o un registro. Este abordaje nos daría un listado no restringido de alimentos, además de información valiosa acerca de costumbres alimentarias (recetas, platos) y raciones o tamaños. Para simplificar el listado, se pueden agrupar los alimentos en función de su composición en nutrientes, teniendo en cuenta no excluir aquéllos con mayor capacidad discriminante. • La última posibilidad se basa en la utilización ya no de una lista sino de un cuestionario ya existente, lo cual es interesante si su validez y exactitud se han valorado previamente y si la población de estudio es similar a la nuestra. A veces se usan sólo algunas partes del cuestionario, es decir aquellos alimentos o grupos de alimentos que interesan en relación con el nutriente investigado. Como se ha comentado anteriormente, en algunas ocasiones no sólo se persigue estimar la frecuencia de consumo de unos cuantos nutrientes específicos sino que, por distintas razones, se necesita también una valoración del consumo total de energía. En este caso, la lista de alimentos tendrá que incorporar muchísimos más alimentos, por lo que la selección de los mismos tendrá que hacerse si cabe con más detenimiento con el objeto de evitar que el cuestionario resulte excesivamente extenso y tedioso. 4.3.1.2. Recogida de datos de frecuencia propiamente Una segunda parte de la estructura del cuestionario es aquélla en la que se recoge la información sobre la frecuencia de consumo propiamente durante el periodo de tiempo especificado. El formato de la pregunta de frecuencia puede ser muy variable. Algunos autores prefieren respuestas múltiples y cerradas, oscilando el número de respuestas posibles entre 5 y 10. Aparte de lo que se recoge en las Tablas 5 y 6, otros ejemplos son:


Tabla 6. EJEMPLO DE PARTE DE UN CUESTIONARIO DE FRECUENCIA DE CONSUMO DE ALIMENTOS SEMICUANTITATIVO Cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos A continuación le preguntaré con qué frecuencia acostumbra a tomar una serie de alimentos. Debe responder si (no) los toma NUNCA (N), DIARIAMENTE (D), SEMANALMENTE (S), MENSUALMENTE (M) O ANUALMENTE (A), y cuántas veces los toma N

D

S

M

A

1. Pan blanco (2-3 rebanadas) Cereales, legumbres

2. Pan integral (2-3 rebanadas) 3. Pasta: macarrones, espaguetis (1 plato) 4. Arroz hervido (1 plato) 5. Cereales dulces (desayuno) (1/2 taza) 6. Gofio de trigo (2 cucharadas) 7. Gofio de millo (2 cucharadas) 8. Patatas sancochadas, guisadas (100 g) 9. Patatas chips (100 g) 10. Legumbres (1 plato)

24. Manzana (1 pieza)

Fruta

25. Aguacate (1 pieza) 26. Naranja (1), mandarinas (2), kiwis (2) 27. Plátano (1 pieza) 28. Papaya, mango (1 ración) 29. Zumos de fruta naturales (1 vaso) 30. Mermeladas, frutas en almíbar o en conserva (2 cuch./piezas) Fuente: Serra-Majem Ll, Armas Navarro A, Ribas Barba L. Encuesta nutricional de Canarias. Vol. 1: Hábitos alimentarios y consumo de alimentos. 1997-1998. Servicio Canario de Salud. Santa Cruz de Tenerife, 1999.

Nunca o < 1 vez/mes 1-3 veces/mes 1 vez/semana 2-4 veces/semana 5-6 veces/semana 1 vez/día 2-3 veces/día 4-5 veces/día > 6 veces/día

1 vez/mes o menos 2-3 veces/mes 1-2 veces/semana 3-4 veces/semana > 5 veces/semana

También cabe la posibilidad de un formato más flexible, en el que el encuestado pueda anotar el

número de veces por unidad de tiempo, o incluso tener en cuenta posibles variaciones estacionales. Ejemplo: Nunca Número veces/año Número veces/mes Número veces/semana Número veces/día En el extremo opuesto, también se puede graduar la frecuencia en una escala cualitativa:

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Capítulo 2.2.


Nunca Raramente Ocasionalmente Habitualmente Casi siempre Siempre 4.3.1.3. Estimación de la ración habitual En función del grado en que se precisa la cantidad de alimentos consumida, el cuestionario de frecuencia de consumo alimentario puede ser: • Cualitativo, si no se hace referencia a cantidad ni tamaño de ración. • Semicuantitativo (lo más frecuente). A cada alimento del cuestionario se le asigna una ración o porción estándar o de referencia (ejemplo: manzana-una pieza, leche entera-un vaso). Otros ejemplos se ven en las Tablas 5 y 6. A partir de esto se pueden seguir dos opciones. La primera es que el participante responda con qué frecuencia consume la cantidad especificada. La segunda es asumir que el tamaño de la ración no es muy variable en el grupo estudiado y solicitar del encuestado solamente información cualitativa (cuántas veces...). La cuantificación de la ingesta de nutrientes se hará teniendo en cuenta, para cada alimento, la frecuencia con que se consume y el contenido en nutrientes de la porción que se ha designado como de referencia. • Cuantitativo. A veces se intenta conseguir información más detallada acerca del tamaño de la ración habitualmente consumida, para lo cual se utilizan las mismas técnicas de ayuda que en los recordatorios de 24 horas (medidas caseras, y modelos de alimentos tridimensionales o fotográficos). En cualquier caso, se ha comprobado que el hecho de que el encuestado precise con más exactitud (o lo intente) la cantidad consumida no necesariamente mejora la validez de los cuestionarios de frecuencia de consumo alimentario y, por el contrario, aumenta la complejidad y tiempo de su realización y también el coste. 4.3.1.4. Preguntas adicionales Muchos cuestionarios de frecuencia pueden contener una serie de preguntas adicionales acerca de ciertos hábitos que pueden tener una relación directa con la valoración del aporte nutricional que se realiza. Estas preguntas habitualmente tratan de recoger

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información acerca del modo de preparación de los alimentos, del empleo de grasas o azúcares añadidos, de preparados multivitamínicos, alimentos preferidos, etc. Lógicamente, estas preguntas pueden aumentar la exactitud y dar una información valiosa, pero también complican los procesos de codificación.

4.3.2. Algunos aspectos prácticos del cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos Como en otras encuestas alimentarias referidas a ingesta pasada, es conveniente que el encuestado tenga buena memoria y capacidad de síntesis. El cuestionario de frecuencia puede ser conducido por un encuestador o bien cumplimentado por el sujeto de estudio tras haber recibido unas instrucciones del encuestador (autocontestado), e incluso puede ser un cuestionario autoadministrado, en donde tanto las instrucciones como el cuestionario se envían por correo y no hay contacto con la persona encuestada. Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas e inconvenientes (Tabla 4). En cualquier caso, el cuestionario deberá ir acompañado de un manual de instrucciones suficientemente explícito como para que cualquier persona sin formación técnica en estos aspectos pueda cumplimentarlo sin dificultad. Si el cuestionario es semicuantitativo o cuantitativo, el manual deberá contener ayudas técnicas sobre la apreciación del tamaño de la ración consumida.

4.3.3. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones del cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos • Ventajas - No modifica los hábitos del encuestado. - Partiendo de la base de un cuestionario y manual apropiados, es fácil y rápido de cumplimentar. - Barato (sobre todo cuando es autoadministrado). - Su carácter estructurado facilita la codificación y el posterior tratamiento informático de los datos. • Inconvenientes - La elaboración del cuestionario puede ser compleja, y siempre necesita ser validado. - Debido a que la lista de alimentos siempre es restringida, la información que proporciona es


limitada, especialmente en relación con alimentos no considerados en el cuestionario. - Está limitado por la capacidad de memoria y síntesis de la persona encuestada. • Aplicaciones - Estimar el patrón de consumo alimentario en un individuo o grupo (dieta habitual en el periodo de referencia). - Poner de manifiesto la existencia de relaciones dieta-salud o para evaluar programas de educación nutricional, ya que permite clasificar a los individuos en categorías de consumo (bajo, medio, alto). Por sus características se ha convertido, de hecho, en una de las herramientas metodológicas clave de la epidemiología nutricional. Algunos ejemplos de estudios nutricionales españoles que han empleado cuestionarios de frecuencia de consumo de alimentos son: las encuestas nutricionales de Canarias y del País Vasco, el estudio de las Cuatro Provincias realizado en niños de 6-7 años, el estudio enKid, y el estudio DRECE sobre dieta y riesgo de patologías cardiovasculares.

4.4. Historia dietética Se trata de un método desarrollado por Burke en 1947, y estructurado en tres partes. La primera consistía en una entrevista acerca del patrón habitual de ingesta del sujeto encuestado, estimando las cantidades mediante medidas caseras. La segunda se basaba en el interrogatorio sobre una lista detallada de alimentos para clarificar el patrón global de ingesta y verificar la información obtenida en la primera parte (cross-check). En una última parte el sujeto realizaba un registro de alimentos por estimación durante tres días. Actualmente, el método original casi no se usa. Se ha venido modificando con el tiempo para adaptarse a las necesidades de los distintos estudios realizados. El cambio más importante es la eliminación del registro de tres días. Tal y como se entiende hoy día, la historia dietética es un método destinado a valorar cuantitativamente la ingesta global de un individuo y sus hábitos de consumo alimentario en relación con cualquier periodo de tiempo pasado, aunque usualmente suele ser el último mes, últimos seis meses o último año. La encuesta se realiza mediante una larga entrevista cara a cara conducida por un experto.

4.4.1. Aspectos prácticos de la historia dietética 4.4.1.1. De la entrevista En esta encuesta, la entrevista es más laboriosa y larga que en el recordatorio de 24 horas. Normalmente tiene una duración de 60-90 minutos. Antes de comenzar la entrevista en sí, el encuestador debe explicar al encuestado cuál es el periodo de tiempo de referencia (es decir, el periodo de tiempo a recordar) e insistir en que lo que trata de conseguir es información acerca de sus hábitos alimentarios y no de los de otro miembro de la familia (esto puede ser de importancia en amas de casa o, en general, los responsables de la alimentación familiar). Normalmente la entrevista sigue un orden cronológico, empezando por el desayuno. A diferencia del recordatorio de 24 horas, aquí no se trata de recordar con exactitud la cantidad consumida de cada alimento todos los días. Las preguntas que se hacen van dirigidas a conocer los patrones de consumo habituales. Por tanto, cada una de las comidas es discutida de manera que se van describiendo, en primer lugar, los alimentos que se toman habitualmente y con qué frecuencia se toman y a qué hora; posteriormente se describen aquellos alimentos que se consumen con menos frecuencia (fines de semana, vacaciones, otras estaciones del año, etc.) y, por último, los consumos ocasionales o esporádicos. Paralelamente a lo anterior, el encuestador habrá de preguntar acerca del tamaño de las raciones consumidas (ejemplo, tamaño de la ración de pan consumida en un desayuno típico de un día cualquiera, etc.). Para estimar lo mejor posible las cantidades consumidas, el encuestador debe conocer los tamaños de las “raciones estándar” de la zona, y puede facilitar la contestación del sujeto mediante el empleo de herramientas de apoyo como modelos bidimensionales (fotografías) o tridimensionales de alimentos y platos, en sus distintos tamaños de ración. 4.4.1.2. Del cuestionario Aunque este método se lleve a cabo mediante una entrevista personal abierta, es aconsejable que el encuestador utilice un cuestionario adecuado. Estos cuestionarios son normalmente abiertos,

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Capítulo 2.2.


aunque incluyen un listado de alimentos habituales en cada tipo de comida, de modo que se eviten omisiones. De acuerdo con esto, para cada alimento de la lista se preguntará al encuestado si lo consume habitualmente o no. Si la respuesta es afirmativa (al menos una vez al mes), se averiguará la frecuencia con que se consume (veces al día, semana o mes) y en qué cantidad (Tabla 7).

ria dietética requiere una colaboración y esfuerzo mayores que los otros métodos de recuerdo de ingesta pasada, ya que los contenidos a recordar son más abstractos que en el recordatorio de 24 horas y más complejos que en el cuestionario de frecuencia, siendo la entrevista además mucho más larga que en cualquiera de esos dos.

4.4.1.3. Aptitudes del encuestador y de la persona encuestada

4.4.2. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones de la historia dietética

A la vista de lo descrito hasta ahora, está claro que el nivel de formación del encuestador debe ser muy alto. Ha de estar muy bien preparado en lo que se refiere a métodos de entrevista personal, de modo que sepa mantener la atención de los encuestados y controlar el desarrollo de esta entrevista, relativamente larga, sin interferir ni influir en la información. Además, el encuestador ha de tener unos conocimientos bastante profundos de nutrición y dietética, tanto en lo referente al manejo de raciones y porciones, como en general, ya que el objeto de la entrevista es conocer los hábitos generales de consumo del encuestado, incluyendo también los consumos ocasionales o menos frecuentes. Algunos autores proponen la realización de historias dietéticas basadas en el empleo de cuestionarios con un listado completamente cerrado de alimentos que además estarían precodificados, de manera que la entrevista puedan realizarla encuestadores menos entrenados y expertos. Lógicamente, esto supone una serie de ventajas en cuanto a coste (incluyendo los de formación de personal), duración de la entrevista, etc., pero la calidad de la información recogida va a depender en gran medida del listado de alimentos del cuestionario y de la bondad de la estimación de los tamaños y raciones. Por el contrario, cuando se emplean cuestionarios abiertos, el peso de la encuesta recae sobre el encuestador y la calidad de los datos obtenidos y la validez del método va a depender esencialmente de su profesionalidad y capacidad. Con todas estas especificaciones, es importante que se estandaricen criterios entre todas las personas que vayan a participar en el estudio como encuestadores. En lo que respecta al sujeto encuestado, se requiere que tenga buena memoria. Es más, la histo-

• Ventajas - Es aplicable a todo tipo de personas, independientemente de su grado de alfabetización. - La entrevista puede a veces resultar larga o aburrida para el encuestado, pero no obstante requiere un esfuerzo de colaboración menor que otros métodos como los de registro, con lo cual la tasa de participación no es demasiado baja. - Puede diseñarse para obtener información sobre la dieta total o sobre algunos nutrientes, referida a periodos relativamente largos de tiempo pasado. Cuando la información concierne a la dieta total, la ingesta de energía y nutrientes se puede calcular fácilmente. • Inconvenientes - Requiere encuestadores muy bien formados en nutrición y dietética, que, además, han de tener experiencia en técnicas de entrevista personal. Esto aumenta el coste del estudio. - Tiene un alto componente de subjetividad, ya que se basa en la habilidad del sujeto encuestado para abstraer, de una manera cuantitativa, sus hábitos de consumo. Es difícil de llevar a cabo en ciertos grupos de edad. Como puede ocurrir con otros tipos de encuesta alimentaria, se ha sugerido que también con la historia dietética los hábitos actuales de consumo pueden influir en el recuerdo de la ingesta pasada. - Como este método pone especial énfasis en patrones generales de ingesta de alimentos, las irregularidades o excepciones suelen subestimarse. Por esta misma razón, no es un método adecuado para obtener datos de personas que realizan consumos caóticos. - Aunque ofrece información acerca del consumo de alimentos específicos, mediante este método no es posible estudiar la variabilidad diaria en la ingesta de alimentos o nutrientes.

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Tabla 7. EJEMPLO DE CUESTIONARIO DE HISTORIA DIETÉTICA (RACIÓN DEL DESAYUNO) Alimentos (desayuno) Café

Consume Sí

No

Frecuencia Día

Semana

Cantidad Mes

N.º uds.

Marca

Código

Cantidad (g)

Tipo:

Té Otros Leche

Tipo:

Mantequilla Margarina Mermelada Otros Fruta

Tipo:

Cereales

Tipo:

Bollería

Tipo:

Galletas Fuente: Serra-Majem Ll, Aranceta J, Mataix J (eds.). Nutrición y salud pública: métodos, bases científicas y aplicaciones. Masson. Barcelona, 1995: 127.

- Algunos autores creen que este método tiende a sobreestimar la ingesta de energía y nutrientes cuando se considera en términos absolutos. • Aplicaciones - Estimar el patrón de consumo habitual de alimentos. - Conocer la ingesta media habitual de nutrientes durante un periodo determinado. - Valoración de prevalencia de ingesta inadecuada (información sobre porcentaje de población en riesgo). - Establecer relaciones dieta-enfermedad en estudios en los que se deben conocer los hábitos en el periodo de tiempo anterior a la aparición de la patología. La historia dietética se ha usado en España en estudios como el SENECA, realizado en poblaciones ancianas, y sobre todo en distintos tipos de estudios epidemiológicos que tratan de relacionar dieta y enfermedad, como por ejemplo los estudios EPIC (nutrición y cáncer) y TRANSFAIR (dieta y enfermedad cardiovascular).

4.5. Métodos de diario o registro dietético Bajo esta denominación se engloban varios tipos de técnicas que miden la ingesta actual del individuo mediante la anotación de los alimentos y bebidas que va ingiriendo a lo largo de un periodo de tiempo que suele oscilar entre 1 y 7 días, aunque a veces se han empleado periodos de estudio más largos. Existen distintas variantes en función de la persona que recoge la información alimentaria, de la forma de determinar las cantidades ingeridas, e incluso de la forma de calcular la ingesta de nutrientes a partir de los alimentos consumidos.

4.5.1. Registro por pesada (también llamado por doble pesada) El sujeto encuestado (o en caso de niños, ancianos, etc., la persona responsable de su

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Capítulo 2.2.


alimentación) debe anotar en unos formularios especialmente diseñados para ello todos y cada uno de los alimentos y bebidas ingeridos a lo largo del día y la hora en que se consumieron. De acuerdo con esta variante, la ingesta se cuantifica por pesada. Así, antes de la comida el sujeto ha de pesar los alimentos que va a ingerir, y al finalizar pesará las sobras, lo que permitirá conocer realmente la cantidad ingerida durante la comida. A veces se pesan los alimentos antes y después de su cocinado, para poder conocer exactamente la variación de peso producida durante el proceso. Cuando la comida se basa en platos complejos, el encuestado habrá de anotar en el diario el peso de todos los ingredientes (o bien incluir la receta exacta según la cual se elaboró el plato) y después pesar la cantidad servida para sí mismo. A los participantes en el estudio se les entrega una balanza estandarizada, que debe tener al menos una sensibilidad de ± 5 g y una capacidad de 1,5 kg para que los alimentos puedan pesarse directamente sobre el plato en que se van a ingerir después. Es habitual que los encuestados reciban una primera visita de un encuestador, durante la cual se les darán instrucciones acerca del procedimiento a seguir para pesar los alimentos, cómo anotar y describir los alimentos y bebidas en el diario, etc. Incluso se puede hacer una demostración práctica. Además, aunque el formulario o diario incluya estas instrucciones por escrito, conviene facilitar a los encuestados un teléfono de contacto donde puedan consultar dudas o solicitar ayuda si la necesitasen. En cualquier caso, es frecuente que los encuestadores hagan alguna visita adicional para comprobar que el procedimiento se está llevando a cabo correctamente. Con respecto a las comidas realizadas fuera del hogar, el encuestado tiene que anotar en el diario lo que ingiere y todos los detalles posibles acerca de su elaboración, describiendo las raciones mediante medidas caseras. Posteriormente, un encuestador entrenado en la estimación de cantidades, y que conozca las recetas y raciones habituales de la zona geográfica, hará la valoración pertinente de las cantidades consumidas.

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4.5.2. Registro alimentario por estimación del peso Al igual que en el registro por pesada, la persona encuestada ha de anotar en el formulario todos y cada uno de los alimentos y bebidas ingeridos a lo largo del día y la hora en que se consumieron. Sin embargo, en este caso las cantidades se valoran por estimación mediante el empleo de medidas domésticas, no mediante pesada. Los formularios que se entregan a los encuestados podrán ser abiertos (lo más frecuente) o más o menos cerrados. Estos últimos implican un listado de los alimentos y productos más comunes en la zona geográfica, codificando de manera diferente las distintas porciones. Además, debe dejarse que el encuestado pueda anotar aquellos alimentos ingeridos pero no incluidos en el listado. Lógicamente, estos formularios aceleran considerablemente el análisis de los datos. Sin embargo, limitan la expresión de lo ingerido a aquello contenido en el listado y, en ciertos casos en que el listado no se ha hecho teniendo en cuenta las costumbres de la zona, el empleo de estos formularios puede invalidar totalmente la encuesta. Por el contrario, en los formularios abiertos es posible la inclusión de cualquier alimento consumido y en cualquier cantidad. Los participantes en el estudio serán debidamente entrenados acerca de la forma de registrar los alimentos consumidos. Se les debe formar para que anoten los ingredientes de los platos complejos, su forma de preparación, las características de los alimentos envasados y lo ingerido fuera del hogar. De modo similar a lo que ocurría con el recordatorio de 24 horas, aquí se pretende conocer con bastante exactitud lo que la persona va ingiriendo, de modo que hay que insistir en que el encuestado registre el consumo de azúcar, pan, o aceite de aliño, bebidas, que aunque se olvidan con facilidad suelen contribuir de manera importante en la dieta diaria. Si es posible, los encuestados registrarán su ingesta con sus propias medidas caseras (vasos, cucharas, platos, etc., cuya capacidad puede valorar el encuestador en una primera visita al domicilio), ya que les son más familiares, pero también puede ayudarse mediante el empleo de modelos tridimensionales o fotografías de platos o alimentos en donde se aprecien los distintos tamaños. Las medi-


das de volumen y peso incluidas en la etiqueta de los productos enlatados o precocinados también pueden ser de utilidad. No conviene que el encuestado estime por su cuenta los gramos ingeridos, ya que puede cometerse un error grande imposible de corregir (si por incluir ya el peso en gramos el encuestado decide no describir el tamaño de lo ingerido).

4.5.3. Registro de alimentos por observación y pesada (también llamado registro de pesada con encuestador o registro observado por pesada) Es una variante del método anterior, en el que la pesada y las anotaciones en el diario no las lleva a cabo la persona encuestada sino un encuestador. Este método se utiliza en aquellos casos en que el sujeto encuestado no puede pesar los alimentos o hacer las anotaciones por sí mismo, por distintas razones: • Baja tasa de alfabetización. • Pacientes hospitalizados. • Colectivos institucionalizados: centros geriátricos, usuarios de comedores escolares o de empresa, etc. Así, el encuestador debe observar (con objeto de familiarizarse con los hábitos alimentarios de los sujetos), hacer la doble pesada (antes y después de la comida) y anotar todo ello en el diario. Paralelamente, el encuestador recabará toda la información posible acerca de las recetas y menús, las cantidades habitualmente empleadas de salsas, aliños y aceites, el tamaño de las raciones estándar servidas, horarios de comidas, etc. Es importante tener en cuenta que las personas encuestadas probablemente consuman alimentos y bebidas fuera de las comidas principales. Para valorar este aspecto normalmente se recurre a combinar este método de observación y pesada con un recordatorio de 24 horas.

4.5.4. Registro por pesada precisa con análisis químico Este método usa fundamentalmente la misma metodología que el registro por pesada, salvo que

el cálculo de la ingesta de nutrientes no se haría mediante el empleo de tablas de composición de alimentos sino mediante el análisis químico de los alimentos consumidos. Con respecto a la toma y preparación de las muestras destinadas al análisis químico, se han descrito tres procedimientos distintos: • Analizar réplicas o duplicados exactos de la porción consumida. Éste es el más dificultoso y el que requiere una mayor cooperación por parte del sujeto encuestado (Tabla 8). • Analizar muestras alícuotas, es decir pequeñas cantidades representativas de los alimentos consumidos. • Una vez finalizado el periodo de estudio, se pueden preparar mezclas que representen lo más fielmente posible a los platos consumidos durante el periodo de estudio. Obviamente, este procedimiento es menos preciso que los otros dos. El registro combinado con análisis químico de los alimentos es en teoría el de mayor validez porque disminuye los errores asociados al uso de las tablas de composición de alimentos (ver Capítulo 2.1). Debería, pues, ser el método de referencia. Sin embargo, su complejidad, costo y grandes molestias para el encuestado hacen que su uso sea muy limitado, generalmente restringido a ensayos clínicos con voluntarios muy implicados y en donde se persigue el análisis de pocos nutrientes.

4.5.5. Registro alimentario mixto Algunos autores han empleado registros por estimación flexibles, en el sentido de que se deja al encuestado la posibilidad de pesar aquellos alimentos o ingredientes para los que resulta más fácil hacer una pesada que estimar la cantidad en medidas caseras.

4.5.6. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones de los métodos de registro De las variantes descritas del método de registro alimentario, las tres primeras son las más usadas. En la Tabla 9 se indican, de forma comparativa, sus ventajas, inconvenientes y utilidad. Algunos ejemplos de estudio españoles en los que se ha empleado el método de registro dietético son:

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Capítulo 2.2.


Tabla 8. EJEMPLO DE INSTRUCCIONES PARA LA TOMA DE RÉPLICAS DESTINADAS AL ANÁLISIS QUÍMICO • Es esencial que recoja un duplicado exacto de lo que usted coma (mismos alimentos, misma cantidad). Por favor, compre la cantidad suficiente de alimentos como para preparar una ración extra de comida. El importe de la misma le será reembolsado • Tenga preparado un plato exactamente igual al que usted usa para servirse su comida • Pese lo que va a comer y anote los detalles en el diario tal y como lo hace habitualmente • En el plato que tiene preparado aparte, pese exactamente las mismas cantidades de alimentos y en el mismo orden. Deje este plato “duplicado” aparte mientras se come su propia comida • Pese los restos de su plato de la forma habitual y a continuación quite del plato “duplicado” una cantidad exactamente igual • Ponga el contenido del plato “duplicado” en el recipiente que se le ha proporcionado • Tome porciones duplicadas de todos los alimentos que ingiera, incluyendo sopa, azúcar (el añadido a bebidas), cacao en polvo, sal, etc. Fuente: Cameron ME, Van Staveren WA (eds.). Manual on Methodology for Food Consumption Studies. Oxford University Press. Oxford, 1988: 81.

estudio Galinut en niños y adolescentes gallegos, estudio CAENPE en escolares de la Comunidad de Madrid, o el estudio sobre diabetes y nutrición realizado por la Sociedad Española para la Diabetes.

4.6. Calidad de los métodos de valoración de la ingesta de alimentos: precisión, validez y tipos de errores 4.6.1. Conceptos Independientemente de cuáles sean los objetivos finales de un estudio, la finalidad intrínseca de la valoración de la ingesta de alimentos será proporcionar una estimación cuantitativa de la ingesta de alimentos y/o nutrientes en un individuo o grupo durante un periodo de tiempo determinado. Partiendo de esta base, ¿cómo puede determinarse si una encuesta alimentaria mide la dieta de forma correcta? La calidad de un método de valoración de la ingesta de alimentos va a estar determinada por dos aspectos muy importantes: su precisión y su validez. La precisión (o reproducibilidad) es la capacidad de un método o instrumento para obtener los mismos resultados (o muy similares) cuando se emplea repetidamente bajo las mismas circuns-

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tancias. La precisión de un método disminuye en presencia de errores aleatorios. Ejemplos de errores aleatorios que se cometen en la realización de encuestas alimentarias son: errores en la estimación de la cantidad de alimento; anotación de los datos de una persona en el formulario de otra; identificación incorrecta de alimentos o fallos en la codificación; omisión de consumos realizados (comidas entre horas, partes de una comida, etc.). La validez se refiere al grado en que el método o técnica empleada mide aquello que se quiere medir. Se dice que una medición es válida cuando está exenta de error sistemático. Este tipo de error (también llamado sesgo) ocurre cuando se produce, de forma sistemática y repetida, una diferencia entre el resultado obtenido y el verdadero valor. Los errores sistemáticos en encuestas alimentarias suelen estar asociados a cosas como: timidez del sujeto encuestado en lo referente a preguntas íntimas o por verse observado; si conoce los objetivos del estudio, el encuestado puede querer ayudar al investigador dando respuestas que confirmen sus hipótesis; informar de la dieta ideal que el sujeto querría tener en vez de la dieta real que en verdad tiene; ocultar el consumo de alcohol, etc. Es importante tener claro que un método puede tener gran reproducibilidad (ser muy preciso), independientemente de que sea o no válido. Sin


Tabla 9. VENTAJAS, INCONVENIENTES Y UTILIDAD DE LOS MÉTODOS DE REGISTRO DE ALIMENTOS MÁS USADOS Método

Pesada

Ventajas

• Preciso

Inconvenientes

• Sólo aplicable en personas sin minusvalías, que sepan leer y escribir • Alto esfuerzo de colaboración

• Valoración de la ingesta actual y del consumo habitual (según número de días)

• Posible baja tasa de respuesta

• Detección de grupos de riesgo

• Coste material

• Ingesta media de colectivos

• Puede introducir sesgos Estimación

• Requiere menor esfuerzo de colaboración que el registro por pesada • Mejor tasa de respuesta • Menor coste material

• Sólo aplicable en personas que sepan leer o escribir • Alto esfuerzo de colaboración • Puede inducir modificación de hábitos • Riesgo de error en la estimación de pesos • Coste elevado (revisión más codificación)

Observación y pesada

Utilidad

• Preciso

• Coste elevado

• Aplicable a cualquier colectivo

• Es difícil prolongarlo durante muchos días

• Alta tasa de participación

• Valoración de la ingesta actual y del consumo habitual (según número de días) • Detección de grupos de riesgo • Ingesta media de colectivos

• Detección de grupos de riesgo • Ingesta media de colectivos

Fuente: Serra-Majem Ll, Aranceta J, Mataix J (eds.). Nutrición y salud pública: métodos, bases científicas y aplicaciones. Masson. Barcelona, 1995: 108.

embargo, un método poco preciso no puede ser nunca válido. La precisión de una encuesta alimentaria se evalúa analizando la concordancia de resultados tras administrar la encuesta más de una vez a un mismo individuo o grupo. Esto, que en teoría debería ser sencillo, tiene un gran problema intrínseco y es que resulta prácticamente imposible reproducir las mismas circunstancias en relación con el consumo alimentario, ya que la dieta de cada individuo varía diariamente, semanalmente y estacionalmente. Esta variabilidad implica, junto con los errores aleatorios, una disminución de la precisión. Diversos factores pueden influir en la precisión de los distintos métodos de valoración de la ingesta, como por ejemplo el periodo de tiempo transcurrido entre las dos medidas. Así, si

la repetición del método se hace en un momento muy lejano en el tiempo es posible que una posible falta de concordancia en los resultados se deba a que haya habido un cambio real en la dieta. Por otro lado, si las dos medidas se realizan demasiado seguidas puede obtenerse una precisión falsamente elevada porque los encuestados han recordado las respuestas que dieron en la primera entrevista. Desde este punto de vista, se recomienda que la segunda medida se realice al cabo de 4-10 semanas. Otro factor que puede afectar a la precisión de un método es la variabilidad que éste permita. Así, un cuestionario de frecuencia de consumo alimentario con una gradación de frecuencias de tipo múltiple y cerrada (ejemplo: nunca, raramente, ocasionalmente, habitualmente, casi

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Capítulo 2.2.


siempre, siempre) permitirá menor variabilidad (mayor precisión) que otro más flexible donde se puedan dar respuestas abiertas (“x” veces al mes, “y” veces a la semana, “z” veces al día). Igualmente, si el cuestionario asume que la ración ingerida por el encuestado es la ración estándar, la variabilidad será menor (y la precisión mayor) que si se ofrece la posibilidad de escoger entre una ración pequeña, mediana o grande. Por último, un mal diseño del cuestionario, la falta de instrucciones adecuadas o el planteamiento incorrecto de las preguntas (ambigüedad) pueden, lógicamente, disminuir la reproducibilidad de un método. En lo que se refiere a la validez de un método, ¿cómo se podría conocer? Es decir, ¿cómo puede saberse en qué medida sus resultados reflejan o no la ingesta real? De acuerdo con lo que se hace con otros parámetros, simplemente habría que comparar los resultados obtenidos mediante nuestro método con los que se obtienen con un método de referencia o estándar que nos ofrezca la certeza absoluta de que la dieta que mide es la verdadera. El problema es que no existe un método de referencia. Todo método de valoración de la ingesta de alimentos lleva asociado algún elemento de error. Por tanto, lo único que se puede hacer es realizar validaciones relativas entre dos métodos, contrastando los resultados obtenidos con un método de valoración de ingesta con los de otro método que se estima superior. En la práctica, lo que se hace es comparar los resultados obtenidos mediante dos formas distintas de medir la dieta. Es importante tener en cuenta que las fuentes de error de los dos métodos que se van a comparar sean lo más independientes posible. Por ejemplo, si un método es de tipo “recuerdo”, es preferible que el método que se emplee para validarlo sea de tipo “registro”. Hay que insistir, en cualquier caso, en que ambos métodos han de valorar el mismo periodo de tiempo.

4.6.2. El uso de marcadores biológicos como método de referencia No hay que olvidar que una encuesta dietética puede validarse no sólo por comparación con otro tipo de encuesta dietética sino también frente a un criterio externo, como puede ser un marcador

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biológico. Los marcadores biológicos son aquellos compuestos presentes de alguna manera en las muestras biológicas y capaces de reflejar relaciones entre dieta, estado nutricional y procesos patológicos. No todos los marcadores son adecuados para emplearse en estudios de validación. Uno de los requisitos es que el marcador sea capaz de reflejar la ingesta considerando un amplio rango de ésta. Sin embargo, aunque es cierto que los niveles de un marcador biológico están determinados en parte por la dieta, no se puede asumir que existe una relación simple entre las cantidades de la dieta y los valores obtenidos finalmente en el laboratorio, ya que existen muchos factores no relacionados con la ingesta que complican tal relación, hasta tal punto que raramente es lineal. La Figura 5 ilustra para cuatro nutrientes las relaciones entre su ingesta y los niveles que aparecen en sangre u orina. En gran parte, la forma de esta curva va a depender de la biodisponibilidad del nutriente (digestión, absorción, transporte, etc.) y de su control homeostático. La Tabla 10 resume las limitaciones de algunos de los marcadores biológicos como métodos para validar las encuestas alimentarias. No se va a entrar en detalles acerca de los indicadores biológicos de la ingesta de cada nutriente, porque esto escapa a los objetivos de este Capítulo (ver Capítulos 3.3. y 3.4). A continuación se van a comentar los aspectos más importantes acerca de la reproducibilidad y validez de los distintos tipos de encuesta alimentaria.

4.6.3. Precisión y validez del recordatorio de 24 horas • Precisión - En general vendrá determinada por la capacidad del encuestado para recordar su ingesta y por la habilidad del encuestador para hacérsela recordar. - La precisión es elevada si lo que se pretende es estimar de una manera descriptiva la ingesta media de nutrientes en grupos de individuos. - Si el objetivo es conocer la ingesta habitual en grupos de población hay que tener en cuenta varios factores. Así, si se quiere realizar un solo recordatorio de 24 horas, se habría de encuestar a un número muy elevado de sujetos para que la


Figura 5. Relación entre la ingesta dietética y los niveles en sangre u orina de cuatro marcadores biológicos. Fuente: adaptado de Sadler MJ, Strain JJ, Caballero B (eds.). Encyclopedia of Human Nutrition. Academic Press. London, 1999; vol. 1: 575.

precisión fuera buena. Por tanto, lo que se aconseja para obtener una precisión aceptable en la estimación del consumo habitual de una población es, más que aumentar el tamaño de la muestra, realizar 2-3 recordatorios de 24 horas, a ser posible en distintas épocas del año (para recoger la variación estacional) y en distintos días de la semana, incluyendo festivos. - Para conocer el consumo habitual de energía y nutrientes en un solo individuo mediante el recordatorio de 24 horas,dada la alta variabilidad diaria habría que aumentar el número de días, que dependerá del nutriente objeto de estudio (Tabla 11), aunque no hay que olvidar que a partir del tercer recordatorio de 24 horas realizado a un mismo individuo se puede empezar a obtener una información distorsionada, además de que la tasa de participación puede disminuir considerablemente. • Validez El recordatorio de 24 horas se ha validado de distintas formas: a) Mediante una observación directa, pero encubierta, de la ingesta actual. Esto puede hacerse de dos formas. Una es mediante grabación con cámaras ocultas. Este procedimiento se ha empleado en instituciones como hospitales o comedores colectivos. La otra manera es ha-

ciendo una entrevista sorpresa (recordatorio de 24 horas) a un individuo que el día anterior registró su ingesta en un diario. Ambas formas nos permiten comparar lo recordado (recordatorio de 24 horas) con lo registrado (diario) o grabado (cámara oculta). Estos estudios comparativos han mostrado que el recordatorio de 24 horas tiende a subestimar las ingestas de niños y ancianos. Para el resto de la población da generalmente resultados similares para energía y para la mayoría de los nutrientes, excepto las vitaminas A y C y la niacina. b) Validación mediante cuestionario de frecuencia de consumo alimentario. Se ha observado que las ingestas medias obtenidas con el recordatorio de 24 horas son más bajas que las obtenidas mediante el cuestionario de frecuencia para la energía y todos los nutrientes a excepción del colesterol y la vitamina B12. Se ha sugerido que el recordatorio de 24 horas tiende a sobrestimar bajas ingestas y a subestimar ingestas grandes (flat slope syndrome). Sin embargo, no todos los autores están de acuerdo, y hay quien postula que otros métodos, como el cuestionario de frecuencia semicuantitativo, presentan este problema en mucho mayor grado que el recordatorio de 24 horas.

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Capítulo 2.2.


Tabla 10. LIMITACIONES DE LOS MARCADORES BIOLÓGICOS COMO MÉTODOS DE REFERENCIA PARA LA VALIDACIÓN DE ENCUESTAS ALIMENTARIAS Método de referencia

Limitaciones

Agua doblemente marcada

• Sólo sirve para validar la ingesta de energía • Los supuestos modelos de partición del agua pueden no ser aplicables en casos de obesidad marcada o de alto consumo de alcohol • Muy caro

Nitrógeno urinario

• Sólo sirve para validar la ingesta de proteínas • Sólo es válido si se está seguro de recoger toda la orina de 24 horas

Nitrógeno urinario + análisis (PABA*)

• Sólo sirve para validar la ingesta de proteínas

(para asegurarse de que se ha recogido toda la orina de 24 horas se administrará previamente una dosis conocida de PABA y después se medirá su nivel en orina)

• El análisis de PABA puede verse afectado por la ingesta de paracetamol y sustancias relacionadas

Determinación de los niveles de nutrientes en sangre y otros tejidos

• Existencia de relaciones complejas debido a la variabilidad en los procesos de digestión, absorción, captación celular, utilización, metabolismo, excreción y mecanismos homeostáticos • Invasivo • Ensayos muy precisos y costosos

*PABA: ácido p-aminobenzoico. Fuente: Sadler MJ, Strain JJ, Caballero B (eds.). Encyclopedia of Human Nutrition. Academic Press. London, 1999; vol. 1: 574.

c) Los recordatorios de 24 horas se pueden validar parcialmente mediante la medida de ciertos marcadores bioquímicos. Así, se han obtenido buenas correlaciones entre la ingesta de sodio y potasio y su excreción urinaria, entre la ingesta de proteínas y el nitrógeno fecal y urinario de 24 horas, y entre la ingesta dietética de ácidos grasos y la composición en ácidos grasos del tejido adiposo subcutáneo. 4.6.4. Precisión y validez del cuestionario de frecuencia de consumo • Precisión Los estudios que han investigado la precisión o reproducibilidad de los cuestionarios de frecuen-

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cia de consumo de alimentos han encontrado que ésta era baja en general, aunque esto dependía de varios factores: los nutrientes de interés, el intervalo de tiempo entre la realización del primer y segundo cuestionario, o la población estudiada, ya que hay grupos de población que realizan dietas muy repetitivas y otros con dietas más variadas. Por tanto, un mismo cuestionario puede tener un grado de precisión distinto dependiendo de las anteriores circunstancias. Por otro lado, el diseño del cuestionario va a tener una gran influencia en la precisión, ya que ésta se relaciona directamente con la variabilidad que va a permitir. Así, como se ha mencionado antes, un cuestionario de frecuencia con una gradación de frecuencias de tipo múltiple y cerrada permitirá menor variabilidad (y mayor precisión) que otro


Tabla 11. NÚMERO DE DÍAS NECESARIOS PARA ESTIMAR LA INGESTA MEDIA HABITUAL DE UN INDIVIDUO EN FUNCIÓN DEL NUTRIENTE DE INTERÉS Métodos de recuerdo

Energía Hidratos de carbono Proteínas Grasa Fibra Calcio Hierro Tiamina Riboflavina Colesterol Ácido ascórbico

Métodos de registro

Balogh, 1971a

Beaton, 1983 (V/M)b

Marr, 1981c

Bingham, 1981c

5 6 7 10 10 10 12 15 19 27 36

7/10 -/13/10 10/16 -/17/19 -/-/-/27/30 -/-

7 4 6 9 6 18 -

5 3 5 9 10 4 12 6 10 6

(V/M): varones/mujeres. a Admitiendo una precisión de ± 10%. b Admitiendo una precisión de ± 20%. c Para clasificar correctamente al 80% de la población dentro de su tercil de distribución. Fuente: Arija Val V, Fernández Ballart J. Métodos de valoración del consumo alimentario. En: Salas-Salvadó J, Saló ME, Bonada A, Trallero R (eds.). Nutrición y dietética clínica. Masson. Barcelona, 2002: 55-67.

más flexible. Igualmente, el hecho de que se consideren o no los tamaños de ración va a influir en la variabilidad y precisión. Finalmente, un cuestionario sin instrucciones o con preguntas ambiguas o poco claras dará lugar a una reducción en la reproducibilidad de este método. • Validez El cuestionario de frecuencia de consumo alimentario es en la actualidad uno de los métodos de valoración de la ingesta más empleados, posiblemente debido a su bajo costo y su rapidez y simplicidad de ejecución una vez se tiene diseñado un buen cuestionario. Por ello y por sus peculiares características, es obligada su validación allí donde se pretenda utilizar. Para su validación, se ha comparado con todos los otros tipos de encuesta alimentaria, es decir, el recordatorio de 24 horas, la historia dietética y el registro o diario. Sin embargo, entre todos ellos el más recomendable posiblemente sea el método de registro, porque no se basa en el recuerdo de ingesta pasada. No obstante, conviene aclarar que existen trabajos que han mostrado la existencia de correlaciones aceptables cuando el cuestionario de frecuencia

se ha validado con un recordatorio de 24 horas. Es conveniente tener esto en cuenta, ya que no siempre es posible ni viable realizar un registro de ingesta. Los estudios que han empleado el registro como método de referencia para validar cuestionarios de frecuencia han otorgado, en general, un grado aceptable de validez a este método, aunque la calidad de la información obtenida dependerá de muchos factores, como el nutriente estudiado, de si se valora o no la ingesta total y, por supuesto, todos aquellos que afectan a la reproducibilidad (ver apartado anterior). De entre esos estudios, el más conocido es el de Willett et al., que validaron en enfermeras norteamericanas un cuestionario de frecuencia de 64 alimentos con cuatro registros semanales (1 por trimestre), llegando a la conclusión de que el cuestionario de frecuencia, si está bien diseñado, puede ser una herramienta apropiada para clasificar y discriminar a los individuos según sus niveles de ingesta. Diversos estudios han indicado que los cuestionarios de frecuencia cuantitativos (en los que el encuestado puede elegir, en función de mode-

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Capítulo 2.2.


los o fotografías, el tamaño de las raciones ingeridas) no son necesariamente más válidos que otros que no cuantifiquen tan detalladamente y, sin embargo, sí son indudablemente más caros y complejos.

4.6.5. Precisión y validez de la historia dietética • Precisión La reproducibilidad de la historia dietética es mejor que la del recordatorio de 24 horas o de los registros de un solo día (ya sean por pesada o por estimación), ya que la historia dietética no se ve influida por la variabilidad diaria intraindividual. En cualquier caso, va a depender mucho de la memoria y capacidad de abstracción del individuo encuestado, de la regularidad de sus hábitos y de los nutrientes investigados. Existen estudios que dan buenos resultados en lo referente a la precisión de este método para la valoración de la ingesta de energía y macronutrientes (grasa, proteína, hidratos de carbono). También es importante el periodo de tiempo de referencia. Así, algunos autores han mostrado una mayor precisión cuando la historia dietética se refería al último mes que al último año. Además, cuando las preguntas se refieren a un pasado muy lejano parece haber una influencia clara del pasado más reciente. • Validez A causa de su complejidad y de la necesidad de un encuestador altamente preparado, el uso de la historia dietética es cada vez más limitado. Aun así, existen diversos estudios que han determinado su validez como método de valoración dietética. Esta validez está en general fuertemente influida por las cualidades del encuestador y del encuestado. La historia dietética se ha validado sobre todo por comparación de sus resultados con los obtenidos mediante varios registros prospectivos de la dieta recogidos durante algún periodo anterior a la realización de la entrevista, observándose que, aunque las correlaciones no eran malas, la historia dietética daba lugar para algunos nutrientes a una sobreestimación de la ingesta habitual, en tanto que los consumos irregulares o poco frecuentes suelen ser subestimados.

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4.6.6. Precisión y validez de los métodos de registro dietético • Precisión Por definición, la precisión disminuye al aumentar la variabilidad diaria. Por tanto, parece lógico que sea esto lo que ocurra al aumentar los días de registro. Sin embargo, también es cierto que, para la mayoría de los nutrientes, no se puede llegar a conocer la ingesta habitual a menos que se registren varios días. Distintos estudios han analizado los días necesarios para que los registros nos den una estimación precisa de la dieta habitual. Va a depender en gran medida de los objetivos del estudio: - Para conocer los valores medios de ingesta de un grupo de población. Se conoce que, desde el punto de vista estadístico, es preferible hacer registros de un solo día en una muestra muy grande que registrar muchos días en un grupo menor. Sin embargo, tanto por cuestiones prácticas (es más fácil instruir a un grupo pequeño y que realicen más días de registro) como debido a la variabilidad de ciertos nutrientes, es preferible registrar varios días. Se ha observado que el número ideal es de tres días, escogidos de tal modo que representen los cambios semanales (fines de semana) y estacionales. - Para clasificar a los individuos encuestados en grupos de acuerdo con su nivel de ingesta habitual. Los resultados de diversos estudios indican que para distribuir adecuadamente a los sujetos en terciles se necesitan siete días de registro en el caso de la energía y macronutrientes y hasta catorce días para colesterol y algunas vitaminas y minerales. Otros trabajos sugieren que, para casi todos los nutrientes, con siete días de registro es suficiente para clasificar correctamente a la mayoría de los sujetos en quintiles. - Para estimar la ingesta habitual de un individuo. Los resultados de algunas de las investigaciones realizadas se muestran en la Tabla 11. En ella se observa que el número de días de registro, que a veces es bastante alto, depende del nutriente de interés. En cualquier caso, el total de días puede repartirse de modo que se hagan varios registros de tres ó cuatro días a lo largo del año. - Cuando el registro no es por pesada, sino por estimación, el número de días necesario dependerá igualmente del tipo de información que se requiera. Sin embargo, hay que tener presente que en el


registro por estimación la variabilidad intraindividual e interindividual es más alta. • Validez La validez de los registros por pesada se ha evaluado mediante el uso de marcadores biológicos. Para la proteína se ha empleado la excreción de nitrógeno en orina de 24 horas, en tanto que la ingesta calórica se ha comparado con el gasto energético calculado según la técnica del agua doblemente marcada. Estos estudios han dado resultados generalmente concordantes entre el registro por pesada y el método de referencia, aunque se ha observado que los registros a veces tienden a subestimar la ingesta energética, especialmente en obesos. Se ha detectado una disminución importante de la validez de los registros a medida que se prolongan, de tal modo que los valores obtenidos en los primeros días son mucho más exactos que los obtenidos en los días finales. Se cree que esto se debe a un posible error sistemático asociado a una disminución en la motivación de los encuestados. Por ello, siempre se aconseja que cuando el número de días de registro sea superior a tres, se hagan preferiblemente varios bloques repartidos a lo largo del periodo de estudio. Los registros por estimación se han comparado con registros por pesada, observándose en los estudios más recientes unas concordancias bastante buenas entre ambos, aunque depende del nutriente y de la población de interés.

4.7. Homogeneización de criterios para facilitar la comparación de los resultados obtenidos en los estudios nutricionales La diversidad de diseños y métodos de recogida de datos de los estudios nutricionales dificulta la evaluación y comparación de los mismos. Además de las diferencias en los métodos de valoración del consumo de alimentos, las diversas tablas de composición de alimentos empleadas para calcular la ingesta de nutrientes (ver Capítulo 2.1) y los diversos estándares empleados para determinar la adecuación dietética dificultan adicionalmente la comparación de los resultados de tales encuestas. En este sentido, se han realizado diversos estudios con el objetivo final de mejorar la com-

paración de los datos tanto a nivel nacional como internacional (fundamentalmente europeo). En España, el Ministerio de Sanidad, asesorado por un grupo de expertos, emitió en 1994 unas “Directrices para la elaboración de estudios poblacionales de alimentación y nutrición”. Este documento se adjunta en formato electrónico, de manera que se remite al lector al mismo. En cualquier caso, estas directrices están muy de acuerdo con lo que se comenta en los siguientes párrafos. A nivel internacional, puede destacarse el estudio realizado por Serra et al., en el que se analizan comparativamente, entre distintos países (Canadá, Finlandia, Polonia y España) y también dentro de cada país, datos sobre dieta y nutrición obtenidos a nivel nacional (hojas de balance), familiar (encuestas de presupuestos familiares), e individual (encuestas alimentarias). Los autores concluyen que las estimaciones obtenidas a partir de estas tres fuentes de datos son difíciles de comparar porque miden niveles diferentes de información dietética. Proponen profundizar en el estudio de sus interrelaciones, sobre todo si han de usarse para formular políticas nutricionales. Por otro lado, no hay que olvidar mencionar aquí las conclusiones más importantes del proyecto EFCOSUM. Este proyecto, llevado a cabo en el contexto del Programa de Monitorización de la Salud de la Unión Europea, tenía como objetivo general definir un método para evaluar de una manera comparativa el consumo de alimentos en muestras de población de todas las categorías de edad y sexo de los países europeos. Se establecieron cuatro grupos de trabajo: compatibilidad en la valoración del consumo de alimentos; compatibilidad de las tablas de composición de alimentos; compatibilidad de los programas informáticos y de los métodos estadísticos, y preparación de un estudio de consumo alimentario europeo. Los resultados más relevantes del proyecto EFCOSUM se han publicado en un suplemento especial de la revista científica European Journal of Clinical Nutrition (ver apartado 6). Desde el punto de vista de la selección del mejor método para evaluar la ingesta de alimentos, concluyeron que el recordatorio de 24 horas es el método de elección porque es aplicable en grandes muestras de población de diferentes etnias, tiene bajo sesgo de encuestador y encuestado, y sus preguntas

69

Capítulo 2.2.


son de tipo abierto. Ahora bien, en función de los datos que se quiera obtener hay que considerar los siguientes aspectos: • Se empleará un único recordatorio de 24 horas para conocer ingestas medias en grupos grandes de población. También se puede emplear como método de referencia en aquellos países que elijan otro tipo de encuesta alimentaria. • Para distribuir a la población en grupos de acuerdo con su ingesta habitual habría que emplear recordatorios de 24 horas repetidos, y ade-

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más puede ser conveniente el empleo de listas de alimentos con objeto de estimar la proporción de consumidores de ciertos alimentos que son usualmente de muy bajo consumo. • Para la cuantificación de los tamaños de ración se aconseja el empleo de un libro de fotografías que incluya los platos típicos de la zona y, adicionalmente, medidas domésticas. • Para conocer la adecuación de la ingesta de ciertos micronutrientes específicos se aconseja el empleo de marcadores biológicos.


5. Resumen  La valoración del consumo de alimentos y de la ingesta de energía y nutrientes es un tema de creciente interés en el campo de la salud, puesto que aporta información vital sobre el estado nutricional de individuos y poblaciones. Existen diversos métodos para estimar la ingesta de alimentos en individuos y poblaciones, que difieren fundamentalmente en la forma de obtención de los datos y en el periodo de tiempo valorado. Es importante destacar que no existe un método ideal o enteramente satisfactorio. Cada método tiene sus ventajas y limitaciones, y la elección de uno u otro dependerá finalmente de las condiciones el estudio y de los objetivos que se persigan.  La información alimentaria puede obtenerse a tres niveles distintos, en función de la unidad de consumo o unidad de estudio: a) Nivel nacional, mediante las hojas de balance alimentario. Este método proporciona información bruta acerca de la disponibilidad de alimentos de un país. b) Nivel familiar (o de pequeños colectivos homogéneos), mediante las encuestas familiares. Son aquel tipo de encuesta en que la unidad de consumo u observación es generalmente el grupo familiar, aunque también puede serlo una institución o colectivo homogéneo (centros de enseñanza, sanitarios, residencias de tercera edad, etc.). Desde el punto de vista de los objetivos que se persiguen, se pueden diferenciar dos tipos: las encuestas de presupuestos familiares, que se realizan con finalidad principalmente económica aunque suelen proporcionar datos acerca del consumo aparente del hogar o institución, y las encuestas de consumo familiar propiamente, en donde se busca específicamente conocer el consumo de alimentos e incluso la ingesta de nutrientes. c) Nivel individual, mediante las encuestas alimentarias o nutricionales propiamente. El hecho de que la unidad de consumo sea el individuo es de gran importancia para nosotros, ya que permite establecer asociaciones entre la dieta y variables tales como edad, sexo, marcadores bioquímicos, estado de salud o presencia de enfermedad, lo que es imposible de realizar cuando la

unidad estudiada es de base colectiva. Se incluyen aquí el recordatorio de 24 horas, el cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos, la historia dietética y el registro o diario dietético.  El objeto fundamental de este Capítulo es ofrecer una breve visión de los métodos de valoración de la ingesta de alimentos, incluyendo sus aspectos prácticos, el tipo de información que proporcionan, y sus aplicaciones, ventajas y desventajas. Finalmente, se indican algunas directrices metodológicas y recomendaciones formuladas por distintas instituciones nacionales e internacionales con el objeto de facilitar la comparación entre los resultados obtenidos por los estudios que se realicen.

71

Capítulo 2.2.


6. Bibliografía Aranceta J. Nutrición comunitaria. Masson, S.A. Barcelona, 2001. Manual bastante actualizado sobre nutrición comunitaria, que incluye temas como: evaluación alimentaria, nutrición y salud pública, y epidemiología nutricional. Aranceta J, Pérez C, Eguileor I et al. Encuesta nutricional del País Vasco. Gobierno Vasco. Vitoria, 1990. Metodología y resultados de la Encuesta Nacional del País Vasco. Arija Val V, Fernández Ballart J. Métodos de valoración del consumo alimentario. En: Salas-Salvadó J, Saló ME, Bonada A, Trallero R (eds.). Nutrición y dietética clínica. Masson, S.A. Barcelona, 2002: 55-67. Capítulo fácil de leer y que aporta una visión muy práctica de los distintos métodos de valoración de la ingesta de alimentos. Biró G, Hulshof KFAM, Ovesen L, Amorim Cruz JA. Selection of methodology to assess food intake. Eur J Clin Nutr 2002; 56 (Suppl 2): S25-S32. Conclusiones del proyecto EFCOSUM en lo referente a métodos de valoración de la ingesta de alimentos. Cade J, Thompson R, Burley V, Warm D. Development, validation and utilisation of food-frequency questionnaires - a review. Public Health Nutr 2002; 5: 567- 87. Este artículo de revisión pretende guiar a aquellos que deseen diseñar, adaptar o validar un cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos. Cameron ME, Van Staveren WA (eds.). Manual on Methodology for Food Consumption Studies. Oxford University Press. Oxford, 1988. Manual de referencia en el campo de los estudios sobre consumo alimentario, que profundiza en todos los aspectos metodológicos, desde las primeras etapas del estudio (objetivo y diseño) hasta la última (presentación de resultados). Gibson RS. Nutritional Assessment: A Laboratory Manual. Oxford University Press. Oxford, 1994. Manual y guía práctica sobre evaluación nutricional de individuos y grupos. Fácil de leer y útil para estudiantes y profesionales. Gibson RS. Principles of Nutritional Assessment. Oxford University Press. Oxford, 1990. Texto de referencia que, como tal, incluye extensa información acerca de la metodología de la evaluación del estado nutricional, incluyendo la valoración de la ingesta de alimentos, tanto en sus aspectos clínicos como poblacionales. Royo-Bordonada MA, Gorgojo L, Martín-Moreno JMN et al. Spanish children’s diet: compliance with nutrient and food intake guidelines. Eur J Clin Nutr 2003; 57: 930-9. Resultados parciales del estudio de las cuatro provincias. Sadler MJ, Strain JJ, Caballero B (eds.). Encyclopedia of Human Nutrition. Academic Press. London, 1999. Enciclopedia en tres volúmenes que presenta más de 270 artículos sobre nutrición humana, desde la A a la Z. Escrito con un estilo accesible a investigadores y a profesionales o estudiantes de cualquier nivel en esta área. Incluye varios artículos sobre encuestas alimentarias, evaluación nutricional, etc.

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Serra-Majem Ll, Aranceta J. Desayuno y equilibrio alimentario. En: Estudio enKid. Masson. Barcelona, 2004; vol. 1. El estudio enKid es un amplio estudio nutricional de la población infantil y juvenil española empezado en el año 1997 y terminado en 2000. En este libro, entre otras cosas, se detallan los objetivos y la metodología del estudio enKid. Información adicional acerca de este libro y de los otros tres de la serie, con los resultados más relevantes de este estudio, puede obtenerse en la página web de la editorial (ver apartado 7.). Serra-Majem Ll, Aranceta J, Mataix J (eds.). Nutrición y salud pública: métodos, bases científicas y aplicaciones. Masson. Barcelona, 1995. Este libro aborda, desde un perfil operativo, distintos aspectos de la nutrición en Salud Pública, incluyendo cada tema los aspectos metodológicos, el estado actual de las bases científicas y sus aplicaciones. Dentro del apartado de Epidemiología Nutricional se hallan varios capítulos dedicados a la metodología de las encuestas nutricionales, su validez, fuentes de error, etc. Serra-Majem Ll, Armas Navarro A, Ribas Barba L. Encuesta nutricional de Canarias. Vol. 1: Hábitos alimentarios y consumo de alimentos. 1997-1998. Servicio Canario de Salud. Santa Cruz de Tenerife, 1999. Interesante volumen que recoge la metodología y resultados de consumo de alimentos obtenidos en la Encuesta Nutricional de Canarias. Serra-Majem Ll, MacLean D, Ribas L et al. Comparative analysis of nutrition data from national, household, and individual levels: results from a WHO-CINDI collaborative project in Canada, Finland, Poland, and Spain. J Epidemiol Community Health 2003; 57: 74-80. Aquí se analizan, entre distintos países y dentro de un mismo país, datos sobre dieta y nutrición obtenidos a nivel nacional (hojas de balance), familiar (encuestas de presupuestos familiares) e individual (encuestas alimentarias). Westerterp KR, Goris AH. Validity of the assessment of dietary intake: problems of misreporting. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2002; 5: 489-93. Artículo de revisión muy reciente acerca de la validez de los métodos de valoración de la ingesta de alimentos. Willett WC. Nutritional Epidemiology Second Edition. Oxford University Press. Oxford, 1998. Última edición de un clásico dirigido a los que pretenden comprender las complejas relaciones entre la dieta y las enfermedades de la civilización occidental. Incluye capítulos como: “Recordatorio de 24 horas y métodos de registro de alimentos”, “Métodos de frecuencia de consumo de alimentos”, “Reproducibilidad y validez de los cuestionarios de frecuencia de consumo de alimentos”, etc.


7. Enlaces web

 apps.fao.org/page/collections?subset=nutrition&language=ES  www.oecd.org/document/28/0,2340,en_2649_37401_23476060_119656_1_1_37401,00.html  europa.eu.int/comm/eurostat/Public/datashop/print-catalogue/EN?catalogue=Eurostat&product=KS-NT03-000-3A-N-EN  www.mapya.es/estadistica/infoestad.html  www.mapya.es/alimentacion/pags/consumo/consumo.htm  www.mapya.es/alimentacion/pags/hechoscifras/cifras.htm  www.ine.es/inebase/cgi/um?M=%2Ft25%2Fe437&O=inebase&N=&L=  www.iarc.fr/EPIC/centers/spain.html  www.nhcges.com/sed/nu.htm  www.masson.es/cgi-bin/wdbcgi.exe/masson/home.home  www.ucm.es/info/nutri1/carbajal/manual/manual-19.htm  www.ucm.es/info/nutri1/carbajal/manual/manual-20.htm

73

2.3. Leche y derivados lácteos

Luis Baró Rodríguez Eduardo López-Huertas León Julio José Boza Puerta

Capítulo 2.3. Leche y derivados lácteos

1. Introducción 2. Composición y características físico-químicas de la leche 2.1. Propiedades físico-químicas de la leche 2.1.1. pH y acidez 2.1.2. Densidad 2.1.3. Punto de congelación 2.2. Composición química de la leche 2.3. Proteínas 2.3.1. Caseínas 2.3.2. Proteínas del suero 2.4. Hidratos de carbono 2.4.1. Lactosa 2.4.2. Oligosacáridos 2.5. Materia grasa 2.5.1. Composición y estructura 2.5.2. Composición en ácidos grasos 2.6. Minerales y sales de la leche 2.7. Vitaminas de la leche 2.8. Leche de otras especies de mamíferos 3. Valor nutritivo de los componentes de la leche 3.1. Proteínas 3.2. Lípidos 3.3. Hidratos de carbono 3.4. Minerales 3.5. Vitaminas 4. Leches de consumo 4.1. Leche pasteurizada 4.2. Leche esterilizada UHT 4.3. Leche esterilizada en torre 5. Leches conservadas total o parcialmente deshidratadas

6. Productos lácteos fermentados 6.1. Composición nutricional del yogur 6.2. Efecto en la salud del consumo de probióticos 6.3. Proceso de elaboración del yogur 7. Quesos 7.1. Definición y tipos 7.2. Proceso de elaboración 7.3. Valor nutricional del queso 8. Nata y mantequilla 9. Resumen 10. Bibliografía 11. Enlaces web

Objetivos n Analizar la estructura y características físico-químicas de la leche. n Profundizar en el conocimiento de los macronutrientes y micronutrientes de la leche. n Conocer el valor nutritivo de los lácteos y su contribución para la consecución de las ingestas diarias recomendadas de nutrientes. n Esquematizar los tratamientos tecnológicos a que es sometida la leche cruda para su transformación en leche de consumo destinada al consumidor final. n Conocer el efecto de los diferentes tratamientos tecnológicos sobre el valor nutricional de la leche de partida. n Describir los diferentes productos lácteos fermentados y esquematizar sus procesos de elaboración. n Identificar los beneficios nutricionales y para la salud del consumo de productos lácteos fermentados. n Esquematizar los procesos implicados en la elaboración de los quesos, conocer los distintos tipos y analizar el valor nutricional del queso. n Describir la tecnología y valor nutricional de natas y mantequillas.

1. Introducción

L

a leche, desde un punto de vista biológico, es la secreción de las hembras de los mamíferos, cuya misión es la de satisfacer los requerimientos nutricionales del recién nacido en sus primeros meses de vida. Desde un punto de vista legal, se entiende por leche natural el producto integro, no alterado ni adulterado y sin calostros, del ordeño higiénico, regular, completo e ininterrumpido de las hembras mamíferas domésticas sanas y bien alimentadas. También por legislación, con la denominación genérica de “leche” se comprende única y exclusivamente la leche de vaca. La leche de otras especies de mamíferos se designa indicando el nombre de la especie (por ejemplo: leche de cabra). Por tanto, a lo largo de este Capítulo, con el término genérico de “leche” siempre se hará referencia a la leche de vaca. El objeto de este Capítulo es el estudio de la leche y los productos lácteos derivados de la misma, desde un punto de vista tanto nutricional como tecnológico. Se analizará el aporte nutricional de la gran variedad de productos que integran este grupo. Se estudiarán las transformaciones que sufre la materia prima leche para convertirse en el producto acabado destinado al consumidor, y las repercusiones de dichos tratamientos en el valor nutricional. La leche cruda recién ordeñada es un producto perecedero, más o menos contaminado, que necesita ser procesado, tanto para garantizar la calidad higiénico-sanitaria, como para prolongar la vida útil del producto. Estos tratamientos consisten en someter a la leche a combinaciones adecuadas de tiempo y temperatura que no alteren sensiblemente la calidad organoléptica y nutricional de la leche de partida. Existe una enorme variedad de lácteos, incluyendo leche con distinto contenido en grasa, productos lácteos fermentados y productos deshidratados como la leche en polvo y la leche condensada. A ellos hay que sumar la enorme variedad de quesos existentes. Por último, se mencionan las natas y un derivado de la leche que no se incluye en el grupo de alimentos de los lácteos, como es la mantequilla. Si bien la leche es la base de todos estos productos, poseen características nutricionales específicas derivadas de las materias primas de partida, procesos y tecnologías aplicados para su elaboración.

79

Capítulo 2.3.


2. Composición y características físico-químicas de la leche 2.1. Propiedades físico-químicas de la leche La leche es un líquido blanco y opaco, debido al fenómeno de la reflexión de la luz sobre las partículas en suspensión (micelas de caseína, glóbulos grasos, sales de calcio). Así, cuanto mayor es el número y tamaño de las partículas en suspensión mayor es el grado de blancura de la leche. Además, el color blanco puede virar a tonos amarillentos ya sea por una alimentación rica en carotenos y xantofilas o porque determinadas razas producen una materia grasa de color más amarillo. Por el contrario, cuando el número de partículas en suspensión disminuye, el color blanco de la leche tiende a azulado. Por este motivo, la leche desnatada es más transparente y con un ligero tono azulado. La leche procesada tiene un sabor suave, ligeramente dulce, que depende de factores propios de las distintas leches y de factores externos como los tratamientos tecnológicos empleados. Desde un punto de vista físico-químico, la leche se caracteriza por ser una mezcla muy compleja de diferentes sustancias: caseínas, albúminas, lactosa, grasa, sales, vitaminas, etc. Todos estos compuestos se distribuyen en el medio acuoso formando tres fases: • La emulsión de la materia grasa, bajo forma de pequeños glóbulos en la fase acuosa. Recuérdese que la leche es una emulsión de grasa (fase dispersa) en agua (fase continua).

• La suspensión coloidal de la caseína, ligada a las sales minerales, en la fase acuosa y la solución coloidal de las seroproteínas. • La solución verdadera de lactosa y sales en solución. Las principales constantes físicas de la leche se resumen en la Tabla 1.

2.1.1. pH y acidez La leche de vaca tiene una relación débilmente ácida, con un pH comprendido entre 6,5 y 6,8, como consecuencia de la presencia de caseína y de los aniones fosfórico y cítrico, principalmente. La determinación del pH es una medida muy importante en tecnología láctea, pues de él dependen propiedades tan importantes como la estabilidad de la caseína. El valor de pH representa la acidez real. La acidez también puede expresarse como acidez valorable o titulable. Esta última viene expresada convencionalmente en grados Dornic (1 ºD corresponde a 0,1 g de ácido láctico por litro de leche). Los valores más comunes son en torno a 15. La acidez valorable es la suma de la acidez “natural” de la leche (debida a componentes naturales de la leche como proteínas, fosfatos, citratos y CO2) y la acidez “desarrollada” debida a la producción de ácido láctico y otros ácidos grasos por degradación microbiana de la lactosa, y eventualmente, lípidos. En tecnología láctea, tanto pH como acidez son determinaciones muy importantes ya que disminuciones de pH y/o aumentos de acidez indican cambios negativos en la estabilidad, ya sea debida a los tratamientos tecnológicos empleados o al desarrollo de bacterias lácticas.

Tabla 1. CONSTANTES FÍSICAS DE LA LECHE Constantes

pH (20 ºC) Acidez valorable (ºD) Densidad Punto de congelación Índice de refracción

80

Valores usuales

6,5-6,8 16-18 1,028-1,036 -0,54 a -0,59 1,3440-1,3485

L. Baró Rodríguez | E. López-Huertas León | J.J. Boza Puerta

2.1.2. Densidad La densidad de la leche no es un parámetro constante, pues depende del contenido en sólidos totales. Una leche pobre tendrá una densidad baja. Los valores medios oscilan entre 1,028 y 1,036, determinados a la temperatura de 20 ºC. Se ha de precisar que la leche contiene materia grasa, que, como se sabe, posee una densidad inferior a 1. Por tanto, si se enriquece la leche en materia grasa la densidad baja. Por el contrario, la densidad de las leches desnatadas es superior al de las leches enteras (mayor de 1,035). La medida de densidad se ha utilizado mucho, entre otras razones, y junto a la determinación de la materia grasa, para la detección de fraudes por aguado de la leche.

sólo aproximados. La composición exacta de una muestra de leche únicamente se puede conocer mediante el análisis específico de la misma. Cuantitativamente, el agua es el componente más importante. El resto de componentes de la leche constituyen lo que se conoce como el extracto seco total, que alcanza cifras entre el 12,1 y el 13%. A la hora de describir la composición de la leche también se utiliza el término de extracto seco magro para expresar el contenido total de la leche en sólidos exceptuando la grasa, situándose generalmente en valores próximos al 9%. A lo largo de este Capítulo se va a estudiar en profundidad cada uno de los componentes de la leche que, en su conjunto, hacen de la misma un alimento de gran valor nutritivo.

2.1.3. Punto de congelación

2.3. Proteínas

El punto de congelación varía entre las distintas leches frescas entre -0,54 y -0,59 ºC, constituyendo un parámetro fiable para detectar adulteraciones con agua. Los tratamientos térmicos industriales (UHT, esterilización) hacen incrementar estos valores.

En la leche se pueden distinguir dos grupos de compuestos nitrogenados: las proteínas y las sustancias no proteicas que se conocen como nitrógeno no proteico (NNP), que representan aproximadamente el 95 y el 5% del total de compuestos nitrogenados de la leche. La composición de la leche en compuestos nitrogenados se recoge en la Tabla 3. Las proteínas de la leche se diferencian de los constituyentes del NNP por el tamaño de sus moléculas, que están formadas por uniones complejas de aminoácidos formando estructuras de pesos moleculares desde los 12.000 hasta los 380.000 daltons. Dentro de las proteínas se distinguen las caseínas y las proteínas del lactosuero: • Caseínas. Constituyen el 80% de las proteínas totales de la leche de vaca y se encuentran

2.2. Composición química de la leche La composición química global de la leche se resume en la Tabla 2. Las cantidades de los distintos componentes pueden variar considerablemente entre distintas razas de vacas, e incluso entre distintos individuos de la misma raza. Por lo tanto, los datos cuantitativos reflejados en la tabla son

Tabla 2. COMPOSICIÓN QUÍMICA GLOBAL DE LA LECHE Componente (g/100 ml)

Agua Proteínas Grasa Lactosa Sales minerales

Valor medio

Rango

87 3,2 3,7 4,8 0,9

85-90 2,9-4 2,5-5 4-5,5 0,7-1

81

Capítulo 2.3.


Tabla 3. CONCENTRACIÓN DE PROTEÍNAS EN LA LECHE g/kg de leche

Caseína αS1-caseína αS2-caseína β-caseína κ-caseína γ-caseína Proteínas del suero α-lactoalbúmina β-lactoglobulina Albúmina Proteasas-peptonas Inmunoglobulinas Lactoferrina Transferrina Proteínas de la membrana del glóbulo de grasa

26 10 2,6 9,3 3,3 0,8 6,3 3,2 1,2 0,4 0,8 0,8 0,1 0,1 0,6

g/100 g de proteína

78,5 31 8 28 10 2,4 19 9,8 3,7 1,2 2,4 2,4 2

Fuente: Walstra P, Geurts TJ, Normen A, Jellema A, Van Boekel M. Dairy Technology. Marcel Dekker, Inc. New York, 1999.

en suspensión, formando parte de unas estructuras conocidas como micelas de caseína. • Proteínas del lactosuero. Suponen el 20% del total de proteínas y presentan una gran afinidad por el agua, estando solubilizadas en ella.

2.3.1. Caseínas Las caseínas son moléculas de gran tamaño que contienen un gran número de aminoácidos, entre los cuales los más importantes son el ácido glutámico, la leucina y la prolina. Existen varios subgrupos de caseínas (Tabla 3) con distintas propiedades y de dos a ocho variables genéticas. Las caseínas se agrupan en forma de polímeros constituidos por centenares o miles de moléculas individuales. Estos complejos moleculares se conocen como micelas de caseína. Si se estudia la estructura de las micelas se observa que están constituidas por subunidades micelares o submicelas de 10-20 nm de diámetro que tienen alrededor de 10 moléculas de los cuatro tipos de caseínas (αS1 y S2, β y κ) en proporciones variables, con presencia de calcio en cada grupo fosfato. La unión de las distintas submicelas por fosfato cálcico da lugar a

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la micela propiamente dicha, cuya representación gráfica se recoge en la Figura 1. Dentro de cada submicela las α y β-caseínas, de carácter insoluble en agua, se sitúan en el centro o núcleo hidrófobo, mientras que las κ-caseínas, de naturaleza hidrófila, se sitúan en la superficie. Debido a esta distribución, la submicela adquiere una forma más o menos esférica y es soluble en forma de coloide. Las uniones de fosfato y citrato de calcio, la presencia de magnesio, así como las interacciones hidrófobas entre las distintas submicelas son las responsables de la integración de las mismas en la micela de caseína. La leche es un sistema acuoso donde las diferentes micelas de caseína están en movimiento permanente y constante. Es un movimiento browniano que provoca que las micelas, al chocar unas con otras, se unan para disminuir su superficie. Sin embargo, éstas se mantienen separadas en la leche debido a la existencia de otras dos fuerzas con efecto opuesto: • Las micelas tienen una carga negativa neta que origina la repulsión entre las mismas y evita la coalescencia. • Existe una fuerte afinidad entre las micelas y el agua debida a la atracción entre los grupos car-


mantener la estabilidad de la micela. Este proceso se estudiará en el apartado relativo al queso. • Desestabilización por sales divalentes de calcio, al neutralizar éstas las cargas negativas. Por el contrario, cualquier incremento de iones negativos (sales de fosfato o citrato) tiene como efecto incrementar la estabilidad de las proteínas. Esta propiedad tiene también gran repercusión en tecnología láctea, aplicándose en la fabricación de productos Figura 1. Modelo de la estructura de la submicela y micela de caseína. lácteos tales como la leche evaporada, donde suele ser necesaria la adición de iogados negativamente de las micelas y los grupos nes fosfato o citrato para evitar la precipitación polares positivos de las moléculas de agua. Esta de las proteínas durante los tratamientos a que capa de hidratación, formada por moléculas de son sometidas. agua orientada corresponde al agua ligada. Alrededor de esta primera capa se superponen varias capas más que constituyen el agua de hidratación. 2.3.2. Proteínas del suero Estas fuerzas de hidratación se oponen a las fuerzas de cohesión y reducen la tensión interfacial. Como se ha señalado anteriormente, suponen Una de las propiedades características de la caalrededor del 20% del contenido total de proteíseína es su capacidad para precipitar. Este hecho es nas de la leche. Se las suele definir como aquellas de enorme importancia en tecnología láctea para proteínas que quedan en solución cuando el pH de la elaboración de quesos y productos fermentados. la leche se lleva hasta 4,6 (punto isoeléctrico de la Existen tres agentes principales que pueden desescaseína). Igualmente, se encuentran solubles en el tabilizar las micelas de caseína: suero obtenido por coagulación enzimática de la • Desestabilización por acidificación. Las micecaseína (acción del cuajo en la elaboración de quelas son muy sensibles a la adición de ácidos (o al so). Por tanto, estas proteínas no suelen formar desarrollo de bacterias acidificantes), pues los ioparte de los quesos maduros. Son proteínas sensines H+ que proceden de la disociación del ácido bles al calor, de forma que, cuando se somete la leneutralizan las cargas eléctricas negativas de las che a tratamientos térmicos, parte de las proteínas micelas, provocando la floculación de las mismas. del suero se desnaturalizan. Esto ocurre cuando el pH de la leche se lleva hasLas proteínas del lactosuero tienen un enorme ta 4,6, valor que corresponde al punto isoeléctriinterés en la industria alimentaria. Se pueden obteco de la caseína. ner mediante procesos de ultrafiltración y, dado su • Desestabilización enzimática. Existen deteralto valor nutritivo, se utilizan para la elaboración minadas enzimas proteolíticas como la quimoside diversos productos alimentarios, entre ellos las na, que son capaces de hidrolizar la caseína κ. La fórmulas de inicio y continuación para lactantes. ruptura se produce a nivel de los aminoácidos Dentro de las proteínas del suero lácteo, se pue105 (fenilalanina) y 106 (metionina) liberándoden distinguir: se el fragmento conocido como glicomacropépti• α-lactoalbúmina. do. La pérdida de este fragmento hidrófilo impide • β-lactoglobulina.

83

Capítulo 2.3.


• Albúmina sérica. • Proteasas-peptonas. • Lactoferrina. • Inmunoglobulinas y otras proteínas. a) α-lactoalbúmina. Es una proteína de peso molecular próximo a 16.000 daltons y supone del 20-25% del total de proteínas del suero. Su papel esencial es el de intervenir como cofactor en la síntesis de la lactosa en la glándula mamaria, modulando la actividad de la galactosil-transferasa para unir la UDP-galactosa a la glucosa y formar lactosa. b) β-lactoglobulina. Es la proteína soluble más abundante en la leche de vaca. Posee un peso molecular cercano a 18.000 daltons y suele formar dímeros formados por dos cadenas polipeptídicas iguales. Interviene en la desnaturalización proteica tras calentamiento de la leche por la formación de puentes disulfuro entre la β-lactoglobulina y la κcaseína y/o α-lactoalbúmina. Se ha propuesto que tiene un efecto regulador sobre el metabolismo de los fosfatos en la glándula mamaria. c) Albúmina sérica. Es exactamente igual que la albúmina del suero sanguíneo y representa alrededor del 5% de las proteínas séricas. Su peso molecular es de aproximadamente 65.000 daltons. Su papel en la sangre es el de transportar ácidos grasos libres. Probablemente puede ejercer esta función en las células secretoras de la glándula mamaria. d) Proteasas-peptonas. Son péptidos que provienen de la proteólisis de la caseína-β. Constituyen una fracción muy heterogénea que todavía no está bien definida. Poseen un peso molecular inferior a 10.000 daltons y contienen en su estructura glúcidos y ácido siálico en proporciones variables. Se las ha definido como la fracción de proteínas de la leche que no precipitan por calentamiento a 95 ºC durante 30 minutos, seguida de acidificación a pH 4,6. Son especialmente importantes en la industria quesera ya que su acumulación está asociada a la aparición de sabores amargos. e) Inmunoglobulinas y otras proteínas. Las inmunoglobulinas no son específicas de la leche, puesto que básicamente se sintetizan en los linfocitos B producidos en la médula ósea y que son transportados por la sangre. Las inmunoglobulinas desempeñan un papel fundamental en la transferencia de la madre al ternero recién nacido, pues no existe prácticamente transferencia de las mismas a través de la placenta. Por esto, el calostro de la madre es muy rico en estas globulinas (IgG, IgM, IgA).

84

En el caso de la especie humana, el recién nacido ya posee una reserva de inmunoglobulinas trasferidas por vía placentaria. Las inmunoglobulinas de la leche humana pertenecen principalmente al grupo sIgA, ejerciendo su acción a nivel intestinal. Otras proteínas contenidas en el suero son las llamadas metaloproteínas, al tener la capacidad de fijar específicamente y de forma reversible hierro y cobre. Entre ellas se encuentran las siguientes: • Lactoferrina, que es distinta de la sanguínea y tiene mayor afinidad por el hierro, por lo que es clave para la introducción de hierro en la leche a partir de la sangre. Tiene capacidad para fijar dos átomos de hierro por molécula. • Transferrina, procedente de la sangre y también con capacidad para fijar hierro. • Ceruloplasmina, de origen sanguíneo, tiene la capacidad de fijar cobre. Por último, cabe destacar la presencia en la leche de numerosas enzimas, entre las que encuentran lipasas, fosfatasas y proteasas. La lactoperoxidasa es una enzima abundante en la leche, pero su presencia es casi indetectable en la leche humana. Está implicada en la formación de compuestos con actividad antimicrobiana. Por sus especiales propiedades, todas estas proteínas tienen actualmente un enorme interés como ingredientes funcionales en el campo de la alimentación y para la industria farmacéutica, desarrollándose actualmente novedosos métodos para la purificación de las mismas (ver Capítulo 2.14).

2.4. Hidratos de carbono Los hidratos de carbono de la leche están compuestos esencialmente por lactosa y, en pequeñas cantidades, algunos otros azúcares (glucosa y galactosa) y otros hidratos de carbono como glicolípidos, glicoproteínas y oligosacáridos.

2.4.1. Lactosa La lactosa es un hidrato de carbono que sólo se encuentra en la leche. En la vaca, la cantidad de lactosa aumenta a lo largo del ciclo de lactación, siendo su valor medio de 28-30 g/l en el calostro y de 45-50 g/l en la leche madura. La lactosa, pues, es el componente mayoritario de la materia seca de


la leche. Además también existen diferencias en el contenido de lactosa de leche de distintas especies. Así, la concentración de lactosa en leche humana madura es mayor que la de vaca, alcanzando valores del 60-65%. Por tanto, una de las primeras correcciones que se le hace a la leche de vaca para la preparación de fórmulas infantiles es la adición de lactosa. La lactosa se sintetiza en las células alveolares de la glándula mamaria a partir de la glucosa sanguínea y, en el caso de los rumiantes, también a partir de ácidos volátiles como el ácido propiónico, producidos en el rumen. En la leche líquida, la lactosa está en solución, en un equilibrio entre los isómeros α-lactosa y β-lactosa. Estas dos formas se distinguen por sus distintas propiedades de solubilidad, cristalización y poder rotatorio. Los tratamientos tecnológicos (leches en polvo, concentradas) alteran este equilibrio, predominando distintas formas en función de la temperatura y solubilidad. La lactosa tiene una serie de propiedades que repercuten en las características químicas y organolépticas de la leche: • Tiene un débil sabor dulce (su poder edulcorante es seis veces menor que la sacarosa). En la leche, este sabor dulce está enmascarado por la caseína, de forma que el suero tiene un sabor dulce más acusado. • Es sensible al calor, de forma que el fenómeno de pardeamiento de la leche tras el calentamiento se debe a la reacción entre la lactosa y los grupos amino de las proteínas (reacción de Maillard) o a la polimerización (caramelización) de las moléculas de lactosa. Es necesario recordar que un pardeamiento excesivo supone una disminución del valor nutritivo de las proteínas, como se verá más adelante. • La lactosa es un azúcar que puede ser fermentado por determinadas bacterias para producir ácido láctico. Éste origina una disminución de pH indispensable para lograr la coagulación en la elaboración de leches fermentadas y quesos frescos.

2.4.2. Oligosacáridos Estas estructuras están formadas por combinaciones de cinco monosacáridos diferentes: glucosa, galactosa, ácido siálico, fucosa y N-acetilglucosami-

na. Últimamente son objeto de numerosas investigaciones tras describirse su importante papel en la leche humana como promotores de la flora bifidogénica del lactante. Sin embargo, hay que resaltar que las leches de rumiantes como las de oveja, vaca y cabra, tienen una cantidad mucho menor de estos compuestos (20-40, 30-60 y 250-300 mg/l, respectivamente) que la leche humana (5-8 g/l). Además, el perfil de estructuras oligosacarídicas identificadas es diferente, si bien el de la leche caprina es el más similar al de la leche materna.

2.5. Materia grasa La grasa es un componente muy importante de la leche por sus implicaciones tecnológicas (fabricación de natas, mantequillas…) y nutricionales. Ha de recordarse que la leche y la nata son ejemplos de emulsiones de grasa en agua. La leche posee entre 30-40 g/l de materia grasa, por lo que constituye el segundo constituyente mayoritario, tras la lactosa. Comúnmente, a los lípidos de la leche se les denomina “grasa” de la leche, ya que se comportan como un sólido a temperatura ambiente.

2.5.1. Composición y estructura La materia grasa de la leche está constituida por lípidos y por una fracción insaponificable: • Lípidos (99%). Constituidos en un 98% por triglicéridos junto a otros lípidos simples, como mono y diglicéridos, y ésteres de colesterol. También existen pequeñas cantidades de lípidos complejos como los fosfolípidos, y más concretamente las lecitinas, que actúan como emulgentes naturales. • Fracción insaponificable (1%). Agrupa aquellas sustancias que no reaccionan con el NaOH o el KOH para dar jabones. Entre ellas destacan el colesterol, las vitaminas liposolubles (principalmente A y D) y pigmentos como carotenoides y xantofilas. La materia grasa se encuentra en la leche en forma de pequeños glóbulos esféricos emulsionados en el suero de la leche. El tamaño de estos glóbulos varía entre 2 y 10 µm de diámetro dependiendo de factores como la especie, raza, periodo de lactación, etc. Por ejemplo, los glóbulos de grasa de la leche de cabra son más pequeños que los de la leche

85

Capítulo 2.3.


Figura 2. Modelo de la estructura del glóbulo de grasa de la leche.

de vaca. La Figura 2 recoge un esquema de la estructura del glóbulo de grasa. Esta estructura asegura la estabilidad de la emulsión. En el centro del glóbulo se sitúan el colesterol, las vitaminas liposolubles y los triglicéridos insaturados y los de bajo peso molecular (que son líquidos a temperatura ambiente). Rodeando a éstos se sitúan los triglicéridos sólidos, fosfolípidos y proteínas, de forma que retienen a los triglicéridos líquidos. Asociados a la membrana se encuentran también proteínas de carácter enzimático (xantina oxidasa y fosfatasa alcalina) y metales como hierro y cobre. En definitiva, un glóbulo de grasa es una masa de triglicéridos envueltos en una membrana lipídico-proteica. La estabilidad de estos glóbulos se debe a tres factores principales: • La presencia de una capa de fosfolípidos en la membrana con la parte apolar orientada hacia el interior y la polar hacia la fase acuosa, estabilizando el glóbulo. • La membrana posee globulinas con propiedades aglutinantes (esenciales para el proceso de montado de las natas). • Los glóbulos están cargados negativamente, con lo que se asegura la repulsión electrostática de los diferentes glóbulos. Los glóbulos de grasa son menos densos que el agua, por lo que tienden a subir cuando se de-

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ja la leche cruda en reposo, formándose la típica capa de grasa en la superficie. Este proceso es acelerado por la presencia en la leche de proteínas capaces de aglutinar estos glóbulos, formándose aglutinados que ascienden todavía más rápidamente. Para evitar, o mejor dicho retrasar, este efecto se emplea un proceso industrial conocido como homogeneización, que provoca la rotura de los glóbulos de grasa en otros más pequeños con lo que se disminuye la tendencia de separación de la grasa.

2.5.2. Composición en ácidos grasos El perfil de ácidos grasos de la grasa láctea se recoge en la Tabla 4. Del análisis de la misma se observa que la leche es rica en ácidos grasos de cadena corta y media (10-14%), lo que facilita su digestibilidad. El ácido butírico es un ácido graso específico de la grasa de la leche de rumiantes y es el responsable de comunicar a la leche sabores rancios cuando es liberado a la misma por acción de las lipasas presentes en la misma. También se observa la importante proporción de ácidos grasos saturados (mirístico, palmítico y esteárico), llegando a alcanzar las dos terceras partes del total de ácidos grasos. El único ácido gra-


Tabla 4. COMPOSICIÓN EN ÁCIDOS GRASOS DE LA GRASA LÁCTEA (EN PORCENTAJE SOBRE EL TOTAL DE ÁCIDOS GRASOS) Ácido graso

4:0

6:0

8:0

10:0

12:0

14:0

16:0

18:0

16:1

18:1

18:2

18:3

%

3,3

1,9

1,2

2,6

3,5

11,5

25,8

11,0

2,9

28,0

2,4

0,5

Tabla 5. COMPOSICIÓN MEDIA EN MINERALES DE LA LECHE Mineral

Calcio Fósforo Sodio Potasio Magnesio Cloro Azufre (sulfatos) Zinc Cobre Hierro Yodo

so insaturado presente en cantidades importantes es el ácido oleico, ya que en el tejido epitelial de la glándula mamaria existe una desaturasa capaz de incorporar un doble enlace al ácido esteárico para dar lugar al oleico. Los lípidos de la leche son muy pobres en ácidos grasos poliinsaturados (linoleico y α-linolénico) no superando el 4% del total de ácidos grasos, debido al fenómeno de hidrogenación en el rumen. La grasa láctea de rumiantes se diferencia de la grasa de la leche humana en que esta última no posee ácidos grasos de cadena corta y los niveles de poliinsaturados (ácidos grasos esenciales) son mayores. Por ello en alimentación infantil, para alcanzar los requerimientos de ácidos grasos esenciales del lactante, se sustituye total o parcialmente la grasa láctea por mezclas de aceites vegetales.

2.6. Minerales y sales de la leche La leche contiene alrededor del 1% de sustancias minerales. La leche contiene sales tanto disuel-

mg/l (rango)

1.200 (1.100-1.300) 950 (850-1.000) 500 (350-650) 1.450 (1.300-1.600) 130 (100-150) 1.100 (850-1.100) 100 (90-110) 2-5 0,01-0,1 0,2-0,6 0,05-0,2

tas como en estado coloidal formando compuestos con la caseína. La mayoría de las sales son de tipo mineral (por ejemplo: fosfatos), aunque también las hay de origen orgánico (citratos). Estas sales están constituidas por cationes metálicos y aniones orgánicos e inorgánicos. En la composición en minerales de la leche se puede distinguir entre macroelementos y oligoelementos. • Macroelementos. Las sales mayoritarias de la leche están constituidas por cloruros, fosfatos y citratos de potasio, calcio, sodio y magnesio. • Oligoelementos. Muy numerosos, dependen en gran medida de la alimentación del animal, medio ambiente, etc. Entre ellos figuran aluminio, zinc, manganeso, hierro y cobre. El valor medio de los diferentes minerales de la leche se recoge en la Tabla 5. Estos minerales, además de por su indiscutible valor nutricional, que se verá más adelante, tienen una enorme importancia en el mantenimiento de la estabilidad de la leche. Así, la estabilidad de las proteínas depende de lo que se conoce como el “equilibrio iónico de la leche”. Este efecto se debe a los principales

87

Capítulo 2.3.


Tabla 6. COMPOSICIÓN VITAMÍNICA MEDIA DE LA LECHE ENTERA Vitamina

Vitamina A (µg) Vitamina D (µg) Vitamina E (mg) Tiamina (mg) Riboflavina (mg) Vitamina B6 (mg) Vitamina B12 (µg) Equiv. niacina Folatos (µg) Vitamina C (mg)

g/100 ml de leche

56 0,03 0,09 0,03 0,2 0,06 0,4 0,8 6 1

componentes salinos de la leche: calcio, magnesio, fosfatos y citratos. Una parte importante de estos componentes se encuentran en la fase coloidal de la leche estrechamente asociados a las micelas de caseína nativa, mientras que otra parte se encuentra en disolución. Concretamente, más de las 2/3 partes del calcio y fósforo y 1/3 del magnesio se encuentran en estado coloidal. Pues bien, existe un equilibrio entre los componentes solubles y aquellos que se encuentran en estado coloidal. Este equilibrio es frágil, de forma que numerosos factores (temperatura, pH, etc.) pueden alterarlo, con la consiguiente pérdida de estabilidad. Por tanto, se puede decir que existe un equilibrio natural entre el calcio y el magnesio iónicos por un lado y los complejos de calcio y magnesio por otro. Cualquier modificación de este equilibrio modifica la estabilidad de la leche: un aumento de iones Ca2+ (por ejemplo, por adición de sales solubles de calcio) favorece la desestabilización de la proteína. Por el contrario, una disminución del Ca2+ presente en la leche por adición de quelantes del mismo (fosfatos, citratos) aumenta la estabilidad de la caseína nativa. Este efecto tiene dos importantes repercusiones tecnológicas: • El calcio ejerce un papel positivo para la coagulación enzimática de la leche en la elaboración de quesos. • En sentido contrario, la adición de fosfato y/o citrato sódico o potásico corrige el equilibrio salino y aumenta la estabilidad de la caseína frente al tratamiento térmico, de gran importancia en la elaboración de productos lácteos.

88

2.7.Vitaminas de la leche Las vitaminas son sustancias orgánicas esenciales para el desarrollo de la vida y deben ser aportadas por los alimentos en cantidades suficientes. La leche figura entre los alimentos que contienen la variedad más completa de vitaminas, si bien algunas de ellas están presentes en cantidades pequeñas o despreciables. De todas formas, la leche es una buena fuente de vitaminas. La Tabla 6 muestra las cantidades de las diferentes vitaminas aportadas por 100 ml de leche. El contenido vitamínico de la leche va a depender de la alimentación y estado de salud del animal. Los tratamientos tecnológicos a los que la leche sea sometida también pueden disminuir el contenido vitamínico (Tabla 7), especialmente de la vitamina C, aunque como la leche es mala fuente de esta última, esta pérdida no es muy significativa. La leche estéril es la que presenta mayores pérdidas vitamínicas, especialmente de tiamina, y pequeñas pérdidas de vitaminas B6, B12 y folatos. En el caso de las leches pasteurizadas y UHT, estas pérdidas son mínimas. Es importante destacar que las vitaminas hidrosolubles de la leche (vitaminas del grupo B, vitamina C, etc.) se encuentran en la fase acuosa (suero), mientras que las liposolubles (A, D, E, K) se encuentran en la materia grasa. Este hecho tiene sus repercusiones en el tipo de leche que se consume. Así, las leches semidesnatada o desnatada tienen disminuida parcial o casi totalmente la materia grasa, y como consecuencia, tienen disminuidas las vitaminas liposolubles en la misma proporción. Si se desea que éstas mantengan la misma proporción de vitaminas liposolubles que la leche entera, se deben adicionar.

2.8. Leche de otras especies de mamíferos La Tabla 8 recoge la composición media de la leche de vaca, cabra y oveja, comparada con la leche humana. Las diferencias observadas indican que las necesidades nutritivas y el desarrollo de los recién nacidos son distintos para cada especie. Tal es así que, en el curso de la evolución, la selección de los componentes de las leches se ha producido en función de la velocidad de crecimiento


Tabla 7. PÉRDIDAS (%) DE DETERMINADOS NUTRIENTES TERMOSENSIBLES DE LA LECHE TRAS LOS DISTINTOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS Tratamiento

Lisina

Vit. B1

Vit. B6

Folatos

Vit. B12

Vit. C

Pasteurización UHT Esterilización en botella

0,4-0,8 0,4-0,8 5-10

5-10 5-15 20-40

0-5 5-10 10-20

3-5 10-20 20-50

3-10 10-20 30-80

5-10 10-20 30-60

Fuente: Walstra P, Geurts TJ, Normen A, Jellema A, Van Boekel M. Dairy technology. Marcel Dekker, Inc. New York, 1999.

Tabla 8. COMPOSICIÓN MEDIA (g/100 ml) DE LA LECHE DE VACA, CABRA Y OVEJA, COMPARADAS CON LA LECHE HUMANA Leche

Humana Vaca Cabra Oveja

Proteína

Grasa

Lactosa

Cenizas

Días necesarios para duplicar el peso al nacimiento

1,0 3,4 2,9 5,3

3,8 3,7 4,5 7,4

7,0 4,8 4,1 4,8

0,2 0,7 0,8 1,0

140 47 19 10

Fuente: Amito J. Ciencia y tecnología de la leche. Editorial Acribia. Zaragoza, 1991.

de las crías. La composición de las leches se adapta perfectamente al crecimiento del recién nacido de cada especie: cuanto más rápido es el crecimiento, mayor es el contenido de proteínas, hidratos de carbono y minerales y menor el de grasa. Esto explica que, al contener la leche de vaca más del doble de proteínas y minerales que la leche humana, el ternero duplica su peso en dos meses, mientras que el niño lo hace en seis. Por otra parte, el desarrollo del cerebro respecto al peso corporal total es dos veces más rápido, siendo las cantidades de galactosa (procedente de la lactosa) y de determinados ácidos grasos, necesarios para la síntesis de galactosa, dos veces mayor. La leche de oveja posee un mayor contenido en sólidos totales que el resto de las leches, de forma que tiene casi el doble de contenido de grasa y proteína que las leches de cabra y vaca. Esto la convierte en una materia prima de alto valor en la industria quesera. El contenido proteico de la leche de cabra es, a su vez, menor que el de la leche de vaca. Es de destacar que la leche de cabra tie-

ne unas características específicas que la diferencian de la leche de vaca, ofreciendo la ventaja, para el consumo humano, de una mayor digestibilidad. La leche de cabra no contiene aglutinina, cuya función es la de agrupar los glóbulos de grasa. El tamaño medio de los glóbulos es inferior a los de vaca, por lo que la grasa es más fácilmente atacada por las enzimas digestivas y, por tanto, es más digerible. Además, contiene proporciones mayores de ácido linoleico y ácidos grasos de cadena corta y media. Respecto a la proteína, la caseína de la leche de cabra contiene menos del tipo α1, como ocurre en la leche humana, que son las responsables de alergias a la leche de vaca. Debido a esto se le ha otorgado un menor poder alergénico. Sin embargo, los individuos alérgicos a la proteína de leche presentan reacciones cruzadas de alergia con los diferentes tipos de leche (vaca, oveja y cabra); sólo los que presentan alergia a las caseínas α1 y a algún tipo de caseína β se pueden ver beneficiados por la leche de cabra, al tener ésta mucha menor proporción.

89

Capítulo 2.3.


3.Valor nutritivo de los componentes de la leche La leche es la secreción de la glándula mamaria y tiene como misión satisfacer los requerimientos nutricionales específicos de los recién nacidos de las distintas especies. La leche constituye la única fuente de nutrientes del ser humano en el momento del nacimiento. A diferencia del resto de los animales, el ser humano consume la leche de otras especies de mamíferos para alimentarse, como tal o mediante la elaboración de productos lácteos como el yogur, queso, etc. Si bien en distintas zonas del mundo se consume leche de especies como búfalo, camello, llama, etc., en Europa Occidental, el consumo se debe con una enorme diferencia a leche de vaca, seguida de las de cabra y oveja. Cuando en el entorno de la industria láctea se habla de consumo de leche líquida, siempre se refiere a la leche de vaca, pues, aunque también se consumen leches de cabra y oveja, dicho consumo se realiza fundamentalmente bajo forma de quesos y fermentados. Actualmente, también se puede encontrar en los supermercados leche de cabra como tal, aunque su consumo global es despreciable respecto al de leche de vaca. La leche y por supuesto el resto de los lácteos (yogur, queso, etc.), constituyen el grupo de alimentos más completo y equilibrado. Proporcionan un elevado contenido en nutrientes en relación con el contenido calórico. Presentan una composición muy equilibrada en nutrientes, aportando proteínas de alto valor biológico, grasa, hidratos de carbono (lactosa), vitaminas liposolubles (en leches sin desnatar o desnatadas enriquecidas en dichas vitaminas) y minerales, especialmente calcio y fósforo. Sin embargo, no es un alimento totalmente completo para el adulto ya que su contenido en hierro y vitamina C es pobre. Dado su valor nutricional, se recomienda una ingesta diaria de lácteos de 2 a 4 raciones diarias en función de la edad y del estado fisiológico: • Primera infancia: • Escolares: • Adolescentes: • Adultos: • Embarazo: • Lactancia: • Mayores de 60 años:

90

2-3

2 3-4 2-3 3-4 3-4 2-4

Una ración de leche constituye una cantidad de 200-250 ml (una taza), mientras que una ración de yogur supone 125 g. La ración de queso maduro supone 40-50 g, y la de queso fresco, 125 g. En la Tabla 9 se recoge el porcentaje de las recomendaciones nutricionales diarias para la población española que quedan cubiertas por dos vasos de leche, en adultos jóvenes.

3.1. Proteínas La leche aporta una cantidad importante de proteínas. Tal como se refleja en la Tabla 9, el consumo de dos vasos de leche proporciona alrededor del 30% en hombres, y 39% en mujeres, de las necesidades proteicas en un adulto joven. Hay que recordar que las recomendaciones de ingesta diaria de lácteos para un adulto son de 2-3 raciones. Los lácteos proporcionan proteínas de elevada digestibilidad y alto valor biológico, ya que aportan los aminoácidos necesarios para cubrir los requerimientos humanos. Presentan una composición equilibrada en aminoácidos, en especial, en aminoácidos esenciales. Destaca el elevado contenido en aminoácidos de cadena ramificada (leucina, isoleucina y valina) y especialmente de lisina. Así, después de la proteína del huevo, la proteína láctea es la segunda en valor biológico oscilando sus valores entre el 80-90%. Debido a su alto contenido en lisina, pueden elevar el valor biológico de proteínas de inferior valor como los cereales, cuando se consumen conjuntamente.Tratamientos térmicos intensos pueden disminuir el valor biológico de forma proporcional a la cantidad de lisina que interacciona con los hidratos de carbono (reacción de Maillard), determinándose mediante la medida de lisina disponible (Tabla 7). La caseína tiene la capacidad de favorecer la absorción intestinal del calcio. Este efecto es debido a que en el tracto gastrointestinal la caseína es digerida formando unos compuestos capaces de unirse al calcio que incrementan su absorción a través del intestino. Estos compuestos son los llamados “caseinfosfopéptidos”. Profundizando en su mecanismo de acción, se ha demostrado que tienen la capacidad de unirse y formar complejos solubles con el calcio, inhibiendo la precipitación del fosfato cálcico en el intestino. De este modo aumentan la absorción y biodisponibilidad del calcio. Últimamente se está estudiando la aplicación de los caseinfosfopéptidos co-


Tabla 9. PORCENTAJE DE LAS INGESTAS DIARIAS RECOMENDADAS CUBIERTAS POR DOS VASOS DE LECHE ENTERA EN UN ADULTO Nutriente

Energía (kcal) Proteína (mg) Ca (mg) Fe (mg) I (µg) Zn (mg) Mg (mg) Tiamina (mg) Riboflavina (mg) Niacina (mg) Vitamina B6 (mg) Folatos (µg) Vitamina B12 (µg) Vitamina C (mg) Vitamina A (µg) Vitamina D (µg) Vitamina E (mg)

Ingesta recomendada (hombre 20-39 años)

Porcentaje cubierto por 2 vasos de leche (500 ml)

3.000 54 1.000 10 140 15 350 1,2 1,8 20 1,8 400 2 60 1.000 5 12

2 30 60 2 36 23 19 13 56 20 17 8 100 8 28 3 4

mo herramienta para mejorar la biodisponibilidad de calcio en otros tipos de alimentos. En los últimos años existe un creciente interés por determinados fragmentos específicos de las proteínas de la leche (vaca, cabra y oveja), obtenidos mediante digestión de la proteína, y que, además de su valor nutricional, regulan procesos fisiológicos de forma que pueden ser utilizados como ingredientes funcionales para ejercer un efecto beneficioso en la salud (ver Capítulo 2.14). La literatura científica evidencia que estos péptidos bioactivos pueden atravesar el epitelio intestinal y llegar a tejidos periféricos a través de la circulación sistémica, pudiendo ejercer funciones específicas a nivel local en el tracto gastrointestinal, y a nivel sistémico. Dentro de estas actividades, se han descrito péptidos bioactivos con propiedades inmunomoduladoras y antimicrobianas, antihipertensivas y antitrombóticas. El principal problema asociado a la proteína de leche de vaca es la aparición de alergia a la misma. Se estima que la prevalencia de esta patología alérgica es del 2,5 al 5% de los recién nacidos. En el 90% de los casos aparece en los primeros seis meses de

Ingesta recomendada (mujer 20-39 años)

2.300 41 1.000 18 110 15 330 0,9 1,4 15 1,6 400 2 60 800 5 12

Porcentaje cubierto por 2 vasos de leche (500 ml)

3 39 60 1 45 23 20 17 71 27 19 8 100 8 35 3 4

vida, ya que es en esa época cuando se tiene el primer contacto con esta proteína, tras un periodo de lactancia materna (ver Capítulos 3.7, 3.8, 3.9 y 4.42).

3.2. Lípidos La leche contiene alrededor de 3,6 gramos de grasa por 100 ml, lo que supone alrededor del 50% del valor energético del producto. La grasa láctea contiene importantes cantidades de ácidos grasos de cadena corta y media, lo que facilita su digestibilidad. No obstante, posee un alto contenido en ácidos grasos saturados (mirístico, palmítico y esteárico), llegando a alcanzar las dos terceras partes del total de ácidos grasos. Este hecho, junto a que, al igual que otras grasas de origen animal, posee colesterol en proporciones de 15 a 30 mg/100 ml, ha llevado a formular recomendaciones de consumo de lácteos desnatados en personas con problemas cardiovasculares, colesterol elevado y obesidad. Estas recomendaciones de reducción de ingesta grasa y especialmente de saturada, han conducido a un incremento del consumo

91

Capítulo 2.3.


de lácteos semidesnatados y desnatados. También han aparecido productos lácteos donde se ha sustituido la grasa láctea por mezclas de aceites vegetales y/o aceites de pescado (ácidos grasos poliinsaturados n-3 u ω-3 de cadena larga), de efecto favorable en la salud cardiovascular.

3.3. Hidratos de carbono La lactosa es el principal, y casi exclusivo hidrato de carbono de la leche. Tiene una función esencialmente energética. Se hidroliza en el intestino en sus dos componentes: glucosa y galactosa. Esta última, además de fuente energética, es utilizada por el organismo para la síntesis de glicolípidos (los cerebrósidos tiene un papel fundamental en el desarrollo del recién nacido) y glicoproteínas. La lactosa presente en la leche parece tener un efecto beneficioso en la absorción intestinal de calcio. Entre otros mecanismos de acción, se ha postulado que la lactosa incrementa el transporte de calcio por la vía no saturable paracelular, concretamente porque al aumentar el volumen de fluido intestinal distal, incrementa el espacio intercelular y por tanto la permeabilidad. En adultos, este efecto parece tener más relevancia en situaciones de absorción de calcio comprometida (como por ejemplo déficit de vitamina D). En neonatos, es especialmente importante una adecuada ingesta de lactosa, como se deduce de la mayor absorción de calcio encontrada en niños alimentados con fórmulas con lactosa, respecto de aquéllas exentas de la misma. En personas con intolerancia a la lactosa, el consumo de leche puede producir un cuadro de trastornos intestinales que, en mayor o menor medida, comprende distensión abdominal, exceso de gases intestinales, náuseas, diarrea y calambres abdominales. Las personas que no toleran bien la leche pueden sustituirla por otros productos lácteos como el queso (ya que gran parte del contenido en lactosa se pierde en los procesos de coagulación y maduración), o bien por productos fermentados frescos como el yogur. Aunque el yogur presenta niveles de lactosa no muy inferiores al de la leche, es mejor tolerado en este tipo de personas, al poseer enzimas bacterianas capaces de digerir la lactosa. También se pueden encontrar leches de consumo de bajo contenido en lactosa por adición de β-galactosidasas.

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Junto a la lactosa, la leche humana contiene otros hidratos de carbono como azúcares de nucleótidos, glicolípidos, glicoproteínas y oligosacáridos. Estos últimos constituyen el tercer componente de la leche y han tomado actualmente un gran interés para los investigadores ya que son promotores de la flora bifidogénica en los niños alimentados al pecho. Al no ser digeridos en el tracto gastrointestinal, constituyen la “fibra soluble” de la leche materna, de forma que proveen sustratos para las bacterias del colon del lactante, contribuyendo así a las diferencias en el pH y flora que existen entre los niños alimentados al pecho y con fórmula. En la actualidad el interés está centrado en su papel como receptores de patógenos: actuarían como homólogos o análogos de los receptores celulares para microorganismos patógenos, produciéndose interacciones específicas entre éstos y los patógenos y actuando de esta forma como protectores de las células de la mucosa intestinal frente al ataque de los patógenos. Sin embargo, como se comentó al estudiar la composición de la leche, las leches de rumiantes como la cabra, vaca y oveja tienen una cantidad mucho menor de estos compuestos que la leche humana, y muchos de los oligosacáridos identificados son diferentes. Aún así, se está estudiando su empleo para fortificar fórmulas infantiles o en adultos, como receptores de patógenos.

3.4. Minerales La leche y productos lácteos constituyen una excelente fuente de minerales (constituyen alrededor del 1% de su composición), especialmente de calcio, pero también de fósforo, zinc, sodio y potasio. El aporte de yodo, selenio y cromo también es importante. Pero de entre todos ellos destaca su contenido en calcio, hasta el punto que convierte a la leche (y sus derivados) en la principal fuente de este mineral, imprescindible para la vida. Como se puede observar en la Tabla 9, la ingesta de dos vasos de leche cubre el 60% de las necesidades diarias de calcio de un adulto joven, o el 75%, si las ingestas recomendadas se sitúan en 800 mg/día. Asimismo, con el consumo de un litro diario se cubriría el 100% de las recomendaciones. La leche es una excelente fuente de calcio no sólo por la cantidad contenida, sino también porque su composición en


nutrientes favorece la absorción del mismo. Respecto a esto conviene destacar: • La relación calcio/fósforo en la leche se encuentra comprendida entre 1 y 1,5. Una relación mayor de 1,5 en la dieta determina una mayor eliminación renal de calcio. • Los caseinfosfopéptidos formados por digestión proteolítica de la caseína, aumentan la absorción intestinal del calcio formando complejos solubles con el mismo. • La lactosa facilita la absorción intestinal del calcio. • Es una fuente importante de vitamina D, necesaria para la absorción intestinal del calcio por transporte activo. Respecto al fósforo, considerando el valor de 700 mg/día como ingesta diaria recomendada para un adulto, dos vasos de leche diarios cubrirían el 68% de las necesidades diarias.

3.5.Vitaminas La leche es fuente importante de vitaminas hidrosolubles y liposolubles (estas últimas, siempre que se consuma leche entera o se hayan repuesto las mismas en el caso de los productos desnatados). Si se analiza el contenido medio de vitaminas de la leche (Tabla 6) y el aporte del consumo de leche en la ingesta de las recomendaciones diarias (Tabla 9), se deduce que las vitaminas más destacables de la leche son la vitamina B12 y riboflavina, seguidas de las vitaminas A, niacina y piridoxina. Un porcentaje considerable de los requerimientos diarios de estas vitaminas se cubre con un óptimo consumo de leche.

4. Leches de consumo La leche cruda, aunque proceda de animales sanos y haya sido obtenida en el proceso de ordeño bajo condiciones adecuadas, es un producto más o menos contaminado. Además, la leche cruda es una materia prima muy perecedera, ya que contiene microorganismos y enzimas (proteasas, lipasas, etc.) que pueden estropear sus características organolépticas y acortar la vida útil del producto. Por tanto, para garantizar la seguridad higiénico-

sanitaria de la leche, así como una correcta conservación de la misma, ésta es sometida a una serie de tratamientos tecnológicos. El Real Decreto 1679/1994 define la leche de consumo tratada térmicamente como “la leche de consumo destinada a la venta al consumidor final y a las colectividades, obtenida mediante tratamiento térmico y que se presente en las formas de leche pasteurizada, leche pasteurizada sometida a alta pasteurización, leche esterilizada y leche UHT, o bien, la leche pasteurizada para su venta a granel a petición del consumidor individual”. Los tratamientos tecnológicos a los que es sometida la leche cruda para su posterior distribución al consumidor final se pueden esquematizar en los siguientes pasos: • Clarificación. Limpieza previa de la leche por medio de centrifugación y/o filtración para eliminar partículas extrañas. • Termización. Consiste en aplicar una temperatura de 62-65 ºC durante un tiempo de 10 a 20 segundos, seguida de inmediata refrigeración a no más de 4 ºC, debiendo conservarse posteriormente a un máximo de 8 ºC. De esta forma se puede ampliar el tiempo de almacenamiento en los silos durante horas hasta su posterior tratamiento definitivo. • Normalización. A continuación, y debido a que la leche llega con unos contenidos de grasa variables, se la somete al proceso de normalización, que tiene el propósito de dar a la leche unos contenidos de grasa definidos y constantes y obtener así, tras los tratamiento adecuados, las distintas leches de consumo destinadas al consumidor final. • Homogeneización. Proceso que provoca la ruptura de los glóbulos de grasa en otros más pequeños con lo que disminuye la tendencia de separación de la grasa. Con ello se consigue estabilizar la emulsión grasa y mantenerla uniformemente dispersa en el líquido. La rotura se consigue sometiendo la leche a determinadas presiones al hacerla pasar a través de una válvula. Las leches de consumo se comercializan con tres niveles distintos de contenido graso: • Leche entera: por legislación es aquella que contiene un mínimo de 3,2% (m/m). La riqueza de grasa suele situarse alrededor de 3,6 g/100 ml de leche. • Leche semidesnatada: aquélla donde se ha eliminado parcialmente el contenido de grasa para situarse, según legislación, en valores comprendidos entre 1,5 como mínimo y 1,8 como

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Capítulo 2.3.


máximo por 100 g de leche. Suelen contener alrededor de 1,7 g/100 ml de leche. • Leche desnatada: aquélla cuyo contenido máximo de grasa es de 0,3% (m/m). Suelen contener un máximo de 0,5 g de grasa por 100 ml de producto.

4.1. Leche pasteurizada Se entiende por leche pasteurizada la leche natural, entera, desnatada o semidesnatada, sometida a un proceso tecnológico adecuado que asegure la destrucción de los gérmenes patógenos y la casi totalidad de la flora banal, sin modificación sensible de su naturaleza físico-química, características biológicas y cualidades nutritivas. Para ello esta leche se somete a un tratamiento térmico durante no menos de quince (15-20) segundos a temperaturas comprendidas entre 72 y 78 ºC. La leche pasteurizada es la leche que se comercializa como leche fresca del día y necesita ser conservada a menos de 4 ºC durante toda la vida útil del producto, que es de 7 días a partir de la fecha de envasado. Tanto la pasteurización como la esterilización UHT, que se verá a continuación, originan pocas alteraciones en el valor nutritivo de la leche. La Tabla 7 recoge las pérdidas de determinados nutrientes termosensibles al someter a la leche a los distintos tratamientos térmicos.

4.2. Leche esterilizada UHT Se entiende por leche UHT la leche natural, entera, desnatada o semidesnatada, sometida a un proceso de calentamiento en condiciones tales de temperatura y tiempo que asegure la destrucción de los microorganismos y la inactividad de sus formas de resistencia, y envasada posteriormente en condiciones asépticas. Por lo tanto, a diferencia de la anterior, se ha sometido a un proceso de esterilización. Para ello, la leche es sometida a un tratamiento térmico comprendido entre 135 y 150 ºC durante un mínimo de dos segundos, generalmente entre 3 y 6 segundos. La leche UHT es la leche que se puede encontrar en los comercios de alimentación envasada en brick. El término UHT procede del inglés Ultra High Temperature. Al someter a la leche a un calentamiento a alta temperatura durante tan

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corto periodo de tiempo se consigue inactivar todos los microorganismos y las enzimas, manteniendo prácticamente intactos los nutrientes de la leche. Además, con ello se consigue un producto que puede ser almacenado a temperatura ambiente durante un periodo de tiempo largo (3 meses). Sólo hay que conservarlo en frío una vez abierto. Los cambios en el valor nutritivo de la leche tras el tratamiento UHT se pueden resumir como sigue: • No hay cambios en el valor nutritivo de la grasa, lactosa y sales minerales. • Dentro de las proteínas, la caseína no se afecta, pero sí se produce una desnaturalización parcial de las proteínas del suero que no afecta al valor nutritivo de las mismas. Las pérdidas de lisina disponible (reacción de Maillard) son despreciables en el tratamiento UHT, al igual que en la leche pasteurizada, y ambos inferiores a la producida por el tratamiento clásico de esterilización en botella.

4.3. Leche esterilizada en torre Se entiende por leche esterilizada la leche natural, entera, desnatada o semidesnatada, sometida después de su envasado a un proceso de calentamiento en condiciones tales de temperatura y tiempo que asegure la destrucción de los microorganismos y la inactividad de sus formas de resistencia. El tratamiento térmico consiste en: • Precalentamiento a unos 70 ºC en flujo continuo y homogeneización intercalada durante esta fase del proceso. Generalmente se sustituye el precalentamiento por una preesterilización a no menos de 135 ºC durante dos segundos como mínimo, seguida de enfriamiento hasta la temperatura de envasado. • Envasado en recipientes herméticamente cerrados, estancos a los líquidos y a los microorganismos. • Tratamiento de la leche envasada mediante calentamiento a la temperatura de 110 ºC durante 20 minutos o con otras combinaciones de temperatura y tiempo igualmente eficaces. El tratamiento térmico a que es sometida la leche es mucho más intenso que en el caso del tratamiento UHT. Esto permite que la leche pueda conservarse de 6 a 9 meses a temperatura ambiente, pero la pérdida del valor nutricional es mucho mayor, como se refleja en la Tabla 7.


Tabla 10. COMPOSICIÓN MEDIA DE ALGUNOS LÁCTEOS DESHIDRATADOS (% p/p) Proteína

Grasa

Lactosa

Cenizas

Agua

Leche en polvo

27

26

Leche en polvo desnatada

34

37

6

4

1,5

50

8

5

Leche condensada

9

9

12*

2

26

Leche evaporada

7

8

10

2

75

*Ha de sumarse un 40% de sacarosa.

Se puede concluir que la leche pasteurizada y la leche UHT tienen un valor nutricional similar, mientras que la leche estéril envasada tiene una calidad nutricional inferior. El consumo actual de esta última es testimonial. Este tratamiento se sigue utilizando para la elaboración de productos lácteos como los batidos.

5. Leches conservadas total o parcialmente deshidratadas La Norma de Calidad de la leche conservada parcial o totalmente deshidratada destinada a la alimentación humana viene recogida en el Real Decreto 1054/2003. Establece tres tipos de productos: leche evaporada, leche condensada (leches parcialmente deshidratadas) y leche en polvo (leche totalmente deshidratada): • Leche evaporada. Leche parcialmente deshidratada que contiene en peso, al menos, un 7,5% de materia grasa y, al menos, un 25% de extracto seco total procedente de la leche. • Leche condensada. Leche parcialmente deshidratada a la que se ha añadido sacarosa (azúcar semiblanco, azúcar blanco o azúcar blanco refinado) y que contiene en peso, al menos, un 8% de materia grasa y no menos de un 28% de extracto seco total procedente de la leche. • Leche en polvo. El producto sólido obtenido directamente por eliminación del agua de la leche, de la leche desnatada o parcialmente desnatada, de la nata o de una mezcla de dichos productos, y cuyo contenido en agua es igual o inferior a

un 5% en peso del producto final. Además debe contener, en peso, al menos, un 26% y no más de un 42% de materia grasa. Se obtiene por un proceso de secado por atomización, donde la leche es proyectada en forma de spray en una cámara de aire caliente. El secado de las finas partículas es casi instantáneo, con lo que se reducen las modificaciones de los nutrientes. Estos tres productos pueden elaborarse además en forma desnatada, parcialmente desnatada o semidesnatada. La Tabla 10 muestra la composición media de algunos productos lácteos deshidratados.

6. Productos lácteos fermentados Bajo este nombre se engloban toda una serie de productos que se obtienen utilizando leche en sus diversas formas como materia prima, a la cual se le inocula un cultivo de microorganismos específicos que fermentan la leche produciendo toda una serie modificaciones que caracterizan el producto final. En este proceso parte de la lactosa es transformada en ácido láctico, por lo que a estos productos también se les denomina leches ácidas o leches fermentadas. En este proceso también se producen anhídrido carbónico, ácido acético, acetaldehído, diacetilo y otros compuestos que confieren a cada uno de los productos sus características organolépticas específicas. La Federación Internacional de Lechería clasifica los productos lácteos fermentados según el tipo de fermentación:

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Capítulo 2.3.


1. Mediante microorganismos termófilos (fermentación entre 30-45 ºC). Ejemplos: • Yogur: obtenido por la acción de las bacterias Lactobacillus delbruecki sub. bulgaricus y Streptococcus thermophilus. • Leche acidófila: obtenida por Lactobacillus acidophilus. 2. Mediante microorganismos mesófilos (fermentación por debajo de 30 ºC): • Por fermentación láctica (por ejemplo: leche acidificada por Lactococcus lactis). • Por fermentación láctica y alcohólica (por ejemplo: kéfir y kuomis). Se ha constatado la existencia de productos fermentados en la antigüedad, incluyendo productos lácteos, pan, cerveza, etc. Su origen se ha establecido en Oriente Medio. Su producción se inicia cuando el estilo de vida del ser humano pasa de ser recolector a productor de alimentos. La fermentación es uno de los métodos más antiguos practicado por el ser humano para la transformación de la leche en productos de mayor vida útil. Así, al transformarse la lactosa en ácido láctico, se produce una disminución de pH que inhibe el crecimiento de microorganismos. Aunque existen numerosos tipos de productos lácteos fermentados, el yogur constituye el producto más conocido y consumido. El Real Decreto 179/ 2003, por el que se aprueba la norma de calidad para el yogur, define yogur o yoghourt como “el producto de leche coagulada obtenida por fermentación láctica mediante la acción de Lactobacillus bulgaricus (Lactobacillus delbruecki sub. bulgaricus) y Streptococcus thermophilus a partir de leche pasteurizada, leche concentrada pasteurizada, leche total o parcialmente desnatada pasteurizada, leche concentrada pasteurizada total o parcialmente desnatada, con o sin adición de nata pasteurizada, leche en polvo entera, semidesnatada o desnatada, suero en polvo, proteínas de leche y/u otros productos procedentes del fraccionamiento de la leche”. Esta norma establece, entre otros requisitos, que: • Los microorganismos productores de la fermentación láctica deben ser viables y estar presentes en el producto terminado en cantidad mínima de 1 a 10 colonias por gramo o mililitro. • Todos los yogures deberán tener un pH igual o inferior a 4,6. • El yogur, desde el momento de su fabricación hasta su adquisición por el consumidor, se mantendrá a temperaturas comprendidas entre 1 y 8 °C.

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• El yogur deberá ser vendido al consumidor, como máximo, dentro de los veintiocho días siguientes, contados a partir de su fabricación. Este Real Decreto, igualmente, autoriza la denominación de “yogur” o “yoghourt pasteurizado” después de la fermentación para “el producto obtenido a partir del yogur o yoghourt que, como consecuencia de la aplicación de un tratamiento por el calor posterior a la fermentación equivalente a una pasteurización, ha perdido la viabilidad de las bacterias lácticas específicas y cumple todos los requisitos establecidos para el yogur en esta norma, salvo las excepciones indicadas en ésta”. La diferencia entre los dos productos estriba en que el yogur pasteurizado después de la fermentación, es sometido, como su propio nombre indica, a un tratamiento térmico para alargar la vida comercial del producto hasta tres meses o más, además de no necesitar frío para su conservación. En este proceso se destruyen prácticamente todas las bacterias lácticas específicas del yogur. Por tanto, si bien el valor nutricional no se modifica sensiblemente, todo aquel beneficio para la salud que pueda estar relacionado con la existencia de bacterias lácticas vivas se pierde. Existe una nueva generación de productos que, aunque comúnmente se les denomina “yogures bio”; legalmente no son yogures sino leches fermentadas. La principal característica de estos productos es que a los fermentos lácticos tradicionales se les asocian otros microorganismos vivos conocidos como “probióticos”, que se clasifican fundamentalmente en los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium. Se caracterizan por su capacidad de sobrevivir al paso por el aparato digestivo, y contribuir a mejorar el balance microbiano intestinal y de esta forma ejercer una influencia positiva en la salud del huésped (ver Capítulos 2.16 y 4.43).

6.1. Composición nutricional del yogur La composición nutricional de los distintos yogures varía en función de la composición de la leche de partida, de la cantidad de leche en polvo añadida y de las cepas y condiciones de la fermentación. La composición nutricional media del yogur entero y desnatado se recoge en la Tabla 11.


Tabla 11. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DEL YOGUR Nutriente/100 g

Yogur natural

Energía (kcal) Proteína (g) Grasa (g) Hidratos de carbono (g) Ca (mg) P (mg) Na (µg) K (mg) Mg (mg) Fe (mg) I (µg) Zn (mg) Tiamina (µg) Riboflavina (mg) Niacina NE (mg) Vitamina B6 (mg) Folatos (µg) Vitamina B12 (µg) Vitamina A (ER) Vitamina D (µg)

62 3,4 3,2 4,0 145 114 47 186 14 0,09 3,7 0,55 30 0,19 1,5 0,05 3,6 0,2 9,8 60

Yogur natural desnatado

45 4,5 0,3 5,7 150 118 51 192 13,5 0,09 5,3 0,5 42 0,20 1,4 0,08 4,7 0,4 0,8 Trazas

Fuente: Mataix J, Mañas M, Llopis J, Martínez de Victoria E. Tabla de composición de alimentos españoles. Ed. Universidad de Granada, 1994, y datos propios.

En general, el valor nutritivo del yogur es similar al de la leche de la cual procede. Incluso con respecto a la cantidad de lactosa, pues si bien parte de la misma es fermentada, como previamente a ésta la leche es fortificada en lactosa hasta alcanzar valores alrededor de 8 g/100 ml, el contenido en lactosa resultante al final del proceso es similar al de la leche de partida. A pesar de lo dicho, existen evidencias suficientes de que el yogur disminuye los síntomas de intolerancia a la lactosa debido a que las bacterias lácticas presentes en el yogur incrementan la actividad lactásica total en el intestino delgado. El yogur, como todos los lácteos, proporciona proteínas de elevado valor biológico. El contenido en proteínas suele ser mayor que en la leche y es una proteína de alta digestibilidad debido a la suma de dos efectos: • Las enzimas proteolíticas de los microorganismos actúan sobre una pequeña parte de la proteína liberando péptidos y aminoácidos libres. • El descenso de pH produce la precipitación de la caseína en forma de finas partículas, lo que facilita la acción de las enzimas intestinales una vez en el organismo.

El contenido en grasa y vitaminas liposolubles va a depender del tipo de yogur (entero, desnatado, enriquecido con nata). Las enzimas lipolíticas presentes hidrolizan una pequeña porción de los lípidos produciendo ácidos grasos libres. El contenido en vitaminas del yogur depende de múltiples factores incluyendo leche de partida, enriquecimiento previo en extracto seco, y cepa de bacterias estárter elegida. Por ello, los valores recogidos en la Tabla 11 deben ser considerados como orientativos. En cualquier caso, el yogur es una buena fuente de vitaminas: tiamina, riboflavina, vitamina B12, piridoxina, fólico y vitamina A. El consumo de un yogur (125 g), cubre casi el 20% de las ingestas recomendadas de riboflavina para un adulto joven, el 10% de vitamina B12 y más del 5% de tiamina. Como todos los lácteos, el yogur constituye una excelente fuente de minerales, con una excelente relación calcio/fósforo. Debido a la acidez del medio algunos minerales como hierro, cobre y zinc pueden formar sales parcialmente solubles. Además, iones como calcio, magnesio y fósforo forman complejos con productos resultantes de la hidrólisis proteica

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Capítulo 2.3.


(péptidos, aminoácidos, etc.). Todos estos mecanismos favorecen la absorción de minerales.

6.2. Efecto en la salud del consumo de probióticos La FAO/OMS define probióticos como “microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren al huésped un beneficio para la salud”. La mayoría de los probióticos pertenecen al grupo de las bacterias productoras de ácido láctico (LAB). Existen muchas bacterias LAB, entre las que se incluyen Lactobacillus bulgaricus, acidophilus, casei y las bifidobacterias. Deben ser capaces no sólo de sobrevivir al paso por el aparato digestivo, sino también de proliferar en el intestino. Esto significa que deben ser resistentes a los jugos gástricos y poder crecer en presencia de bilis, en las condiciones existentes en el intestino, o ser consumidos en un alimento que, actuando como vehículo, les permita sobrevivir al paso por el estómago y a la exposición a la bilis. El término probiótico es una palabra relativamente nueva que significa “a favor de la vida”. La observación original de la función positiva desempeñada por algunas bacterias se atribuye al premio Nobel Eli Metchnikoff, que a comienzos del siglo pasado afirmó que “la dependencia de los microbios intestinales con respecto a los alimentos hace posible adoptar medidas para modificar la flora de nuestro organismo y sustituir los microbios nocivos por microbios útiles”. Los efectos beneficiosos del consumo habitual de probióticos en la salud humana pueden resumirse en los siguientes aspectos (ver Capítulo 4.43): 1. Intolerancia a la lactosa. Muchas personas que sufren de intolerancia a la lactosa evitan el consumo de lácteos, lo que condiciona un aumento en el riesgo de sufrir carencias de determinados nutrientes como el calcio. El consumo de lácteos en forma de yogur y leches fermentadas con probióticos disminuye los síntomas de intolerancia a la lactosa debido a que las bacterias lácticas presentes incrementan la actividad lactásica total en el intestino delgado. Se ha postulado que la persistencia de la actividad enzimática tras la ingestión se debe por un lado a que las enzimas están protegidas dentro de la célula bacteriana, y por otro al efecto tampón que ejercen los lácteos en el pH gástrico.

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2. Prevención de la diarrea causada por ciertas bacterias patógenas y virus. Las pruebas más concluyentes se han obtenido utilizando Lactobacillus rhamnosus GG y Bifidobacterium lactis BB-12 con fines de prevención y tratamiento de la diarrea aguda en niños causada principalmente por rotavirus. En adultos, un problema ligado al tratamiento con antibióticos es la aparición de diarrea, causada a menudo por Clostridium difficile. La utilización de probióticos en estos casos se basa en la necesidad de administración de microorganismos comensales exógenos (es decir, probióticos) para restablecer la microflora hasta un nivel más próximo al de la flora normal antes de la terapia con antibióticos. 3. Cáncer. Existen datos iniciales que indican que los microorganismos probióticos pueden impedir o retrasar la aparición de ciertos tipos de cáncer. La administración de lactobacilos y bifidobacterias podría teóricamente modificar la flora, dando lugar a una reducción de los niveles de β-glucuronidasa y sustancias carcinógenas. 4. Modulación de la función inmunitaria y prevención de alergias. A través del incremento de la actividad fagocitaria y producción de anticuerpos, así como una modulación en la producción de citokinas (TNF-α, IL-10, etc.). 5. Existen estudios iniciales del posible papel beneficioso en la reducción del colesterol plasmático, aunque por el momento no hay pruebas concluyentes de este efecto.

6.3. Proceso de elaboración del yogur Existen distintos tipos de yogur que varían en su consistencia, sabor y aroma. Cada tipo requiere un tratamiento tecnológico diferente. En este sentido se pueden diferenciar tres tipos: 1. Yogur firme. La incubación y enfriado se realiza en el propio envase. 2. Yogur batido. La incubación y el enfriado se realiza en depósitos, antes de su envasado. 3. Yogur líquido. La incubación y enfriado se realiza de igual forma que el batido, pero antes de su envasado es sometido a un proceso para romper el coágulo y obtener una forma líquida. Las distintas fases del proceso de fabricación de los tres tipos de yogur, esquematizadas en la Figura 3, son las siguientes:


Figura 3. Proceso de elaboración de los distintos tipos de yogur.

1. Normalización de la leche. Se ajusta el contenido en sólidos totales y grasa para adecuarlos a la norma de calidad del yogur (RD 179/2003), es decir: • Contenido mínimo de materia grasa de los yogures: 2% (m/m), salvo para los yogures semidesnatados, en los que será inferior a 2 y superior a 0,5% (m/m), y para los yogures desnatados, en los que será inferior a 0,5% (m/m). • Extracto seco magro lácteo mínimo de de 8,5% (m/m). Generalmente se eleva mediante adición de leche en polvo. 2. Homogeneización. La leche se homogeneiza para impedir la separación de la nata durante el

proceso de incubación y para que en el producto final la grasa esté distribuida uniformemente. Además contribuye a la textura final del producto. 3. Tratamiento térmico previo a la fermentación. Con la finalidad de: • Mejorar las propiedades de la leche como sustrato de las bacterias específicas del yogur, ya que se producen sustancias que estimulan el crecimiento (formiato) y se inactivan sustancias inhibidoras del mismo. • Desnaturalizar hasta el 80% de las proteínas del suero lácteo, que van a interaccionar con la κ-caseína, y como resultado se obtiene un coagulo de textura consistente.

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Capítulo 2.3.


Pueden emplearse, por ejemplo, temperaturas de 90-95 ºC durante 5-10 minutos. Posteriormente hay que enfriar la leche hasta la temperatura de incubación (42-45 ºC). 4. Inoculación del fermento. Actualmente se suelen utilizar cultivos disponibles en el mercado en forma de liofilizados o congelados. Con ello se minimiza el riesgo de contaminación. Se elige el fermento apropiado en función del producto a desarrollar: yogur u otras leches fermentadas. 5. Incubación o fermentación. Mediante tiempos y temperaturas variables dependiendo del tipo de fermentado, hasta la consecución del pH óptimo. Generalmente la fermentación se realiza a 40-45 ºC durante 2-3 horas. 6. Enfriamiento posterior a la fermentación. Hasta alcanzar temperaturas de alrededor de 15-20 ºC, con el fin de detener rápidamente el crecimiento posterior. Después, el enfriamiento final a temperaturas menores de 6 ºC se realiza en cámaras de almacenamiento refrigerado.

7. Quesos 7.1 Definición y tipos Es imposible establecer una definición precisa de queso, dada la gran variabilidad de los mismos. El Codex Alimentarius (STAN A-6) define queso como el producto blando, semiduro, duro y extraduro, madurado o no madurado, y que puede estar recubierto, en el que la proporción entre las proteínas de suero y la caseína no sea superior a la de la leche, obtenido mediante: 1. Coagulación total o parcial de la proteína a partir de las materias primas: leche, leche desnatada, leche parcialmente desnatada, nata, nata de suero, manteca, o de cualquier combinación de estos materiales, por acción del cuajo u otros coagulantes idóneos, y por escurrimiento parcial del suero que se desprende como consecuencia de dicha coagulación; y/o: 2. Técnicas de elaboración que comportan la coagulación de la proteína de leche y/o de productos obtenidos de la leche y que dan un producto final que posee las mismas características físicas, químicas y organolépticas que el producto definido en el punto anterior.

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Existe una enorme variedad de quesos debido a las múltiples posibilidades de variación de los factores que intervienen en la elaboración de los mismos: leche de partida, aditivos, cultivos iniciadores, tratamiento y condiciones de los procesos. Por ello, existen en el mercado una gran variedad de productos, con muy distintas propiedades organolépticas (sabor, aroma, textura y color) y nutritivas. Generalmente se clasifican en frescos, maduros (blandos, semiduros, duros) y fundidos. • Quesos frescos. Se obtienen predominantemente por coagulación ácida. Se caracterizan por su blandura y alto contenido en agua. El más común en España es el queso tipo Burgos, los más conocidos fuera de nuestro país son el Cottage y la Mozzarella. • Quesos maduros. Constituyen la categoría más abundante. Los de pasta blanda, como el queso Torta de Casar en España, y los quesos Camembert y Brie, que sufren un proceso de maduración por hongos y bacterias que actúan sobre las proteínas degradándolas hasta que el queso adquiere una consistencia untable. Entre los de pasta semidura, se sitúan quesos como el de Cabrales, Edam y el Gouda. Los quesos de pasta dura son sometidos a temperaturas más elevadas que los de blanda o semidura para que su periodo de maduración sea más corto, y su consistencia es mayor. Ejemplos lo constituyen el queso de los Pedroches, Manchego y Roncal en España, y Emmental y Cheddar en el extranjero. • Quesos de pasta azul. Llamados así porque los responsables de la maduración son hongos del género Penicillium, cuyas hifas tienen este color. Los más conocidos son el Roquefort, y el Cabrales en España. • Quesos fundidos. Se elaboran por calentamiento de mezclas de casi todos los tipos de queso con adición de sales fundentes (citrato sódico, fosfato sódico, etc.). Durante el calentamiento las sales cálcicas resultan desplazadas originándose paracaseinato sódico, que proporciona las características típicas del queso fundido. La Tabla 12 recoge la composición nutricional de algunas variedades de quesos. El queso posee de forma concentrada la mayoría de los nutrientes de la leche. El grado de concentración de los mismos va a depender de la cantidad de agua que se elimina y establece diferencias en la composición nutricional de las distintas variedades, especialmente entre quesos frescos y madurados.


Tabla 12. COMPOSICIÓN DE ALGUNAS VARIEDADES DE QUESO Nutriente/100 g

Energía (kcal) Proteína (g) Grasa (g) Hidratos de carbono (g) Ca (mg) P (mg) Zn (mg) Na (µg) K (mg) Vitamina B12 (µg) Vitamina B2 (mg) Vitamina A (mg) (ER) Niacina (mg) (equiv.)

Burgos Parmesano

174 15 11 4 186 600 0,5 1.200 200 0,5 0,3 320 1,2

Bola

Brie

Camembert

393 40 25 2

349 29 25 2

319 19,3 26,9 Trazas

297 20,9 23,7 Trazas

1.350 990 4 760 150

760 520 4 980 160

540 390 2,2 700 100

350 310 2,7 650 100

850 600 4 610 120

1,4 0,3 305 5,9

1,2 0,4 285 5

1,1 0,5 230 5,9

1,5 0,4 159 6

1,5 0,3 343 1,1

Gruyère Manchego

401 29 31 1,5

420 32 32 1 1.200 550 4 670 80 1,5 0,3 357 8,2

Fuente: Mataix J, Mañas M, Llopis J, Martínez de Victoria E. Tabla de composición de alimentos españoles. Ed. Universidad de Granada, 1994.

7.2. Proceso de elaboración El proceso clásico de elaboración de queso se puede esquematizar en los siguientes apartados: • Normalización de la leche de partida en cuanto a grasa en relación a los sólidos no grasos (caseína). • Tratamiento térmico de la leche (pasteurización). • Adición del cultivo iniciador (apropiado para cada tipo de queso), cuya misión fundamental es la producción de ácido láctico a partir de la lactosa de la leche. Además de inhibir el crecimiento microbiano superviviente de la pasteurización, produce CO2 y compuestos aromáticos. • Adición de sales y aditivos, entre los que cabe destacar las sales de cloruro cálcico para obtener tiempos de coagulación constantes y un coágulo de firmeza suficiente. • Cuajado o coagulación de la leche. mediante acidificación del medio o por adición del cuajo. La actividad enzimática del cuajo (principalmente quimosina) provoca la desestabilización de las micelas de caseína, que se aglomeran y forman un gel más o menos sólido, en el que quedan atrapados el resto de los componentes de la leche. Este gel resultante es lo que se conoce como cuajada. Si se realiza por acidificación del medio, hasta obtener el punto isoeléctrico, se obtiene la cuajada ácida. Si se obtiene

enzimáticamente, el resultado es una cuajada enzimática. La inmensa mayoría de quesos se obtienen por una combinación de ambos métodos. Originalmente el cuajo se obtenía del estómago de los terneros. Actualmente, a nivel industrial, se emplean enzimas proteolíticas de origen microbiano. • Durante el proceso de elaboración de la cuajada, ésta se somete a un proceso de agitación mecánica y calentamiento gradual según un sistema de tiempo-temperatura preestablecido. El efecto combinado de la acción bacteriana, la agitación mecánica y el tratamiento térmico, da lugar a la sinéresis o desuerado, es decir, a la separación del lactosuero de la cuajada de caseína. La materia grasa permanece en su mayor parte retenida en la cuajada. • Eliminado de gran parte del lactosuero. Se realiza el prensado de la masa en los moldes adecuados que darán la apariencia final al queso, y constituye un proceso de desuerado complementario. El lactosuero que se extrae contiene la mayor parte de la lactosa, las proteínas no coaguladas y parte variable de minerales y vitaminas. Además, la mayor o menor cantidad de suero retenido determinará muchas de las características propias de las distintas variedades de queso (dureza, textura, etc.). • Salado del queso, ya sea en seco o por inmersión en baños de salmuera, que no sólo contribuye

101

Capítulo 2.3.


al sabor final del queso, sino que también desempeña un papel en la conservación y en la eliminación de humedad durante la maduración. Por deshidratación superficial del queso forma la corteza protectora. • Proceso de maduración: a excepción de los quesos frescos, el resto es sometido a este proceso, donde no sólo ocurre la pérdida de humedad (secado), sino también toda una serie de cambios a nivel bioquímico en los componentes del queso que van a afectar tanto al sabor como a la textura. Las enzimas y microorganismos son los principales responsables de este proceso en cada una de las variedades de queso, acompañados de una serie de factores como son humedad, pH, temperatura, contenido en sal, etc. La lactosa es fermentada por las bacterias lácticas a ácido láctico. Esta degradación, que se había iniciado en la coagulación y desuerado, se prolonga durante la primera y segunda semanas de la maduración hasta la fermentación casi completa de la lactosa. En el queso Gruyère, por la acción de bacterias además de los ácidos propiónico y acético se forma dióxido de carbono, responsable de los “agujeros” característicos de este queso. A nivel nutritivo, es importante destacar que la ausencia casi total de lactosa hace del queso un alimento ideal para aquellos sujetos con intolerancia a la lactosa. La etapa más importante de la maduración la constituye la hidrólisis de las proteínas, pues no sólo interviene en el sabor del queso, sino también en su aspecto y textura. Es la base de la homogeneidad y flexibilidad de la pasta madurada. La proteólisis es llevada a cabo por el cuajo residual y las proteasas microbianas, degradando las proteínas en péptidos y aminoácidos. La hidrólisis de las caseínas conduce a un aumento de la digestibilidad de la proteína. Las bacterias lácticas pueden metabolizar los aminoácidos libres, produciendo un amplio abanico de compuestos, entre ellos las aminas. Se ha demostrado que el riesgo para la salud de las aminas presentes en el queso es despreciable. En la maduración, una parte pequeña de la grasa es atacada por las lipasas liberando ácidos grasos que pueden sufrir transformaciones, originando compuestos que contribuyen a dar a cada variedad de queso su aroma característico. Modernamente, para la elaboración del queso se aplican técnicas de ultrafiltración, que consisten

102

en utilizar membranas adecuadas que retienen los componentes de la leche (proteína, grasa, etc.) hasta obtener un retenido de composición equivalente a la cuajada desuerada, y se continúa el proceso.

7.3.Valor nutricional del queso El queso contiene de forma concentrada la mayor parte de los nutrientes de la leche, con excepción de la lactosa (Tabla 12). Esto es debido en gran parte a la pérdida de agua que, como se ha visto, tiene lugar durante la elaboración del queso. Como se ha comentado anteriormente, la hidrólisis de la caseína en productos intermedios aumenta la digestibilidad de la proteína. Los procesos tecnológicos empleados en la elaboración del queso no alteran el valor nutritivo de la proteína de la leche. Existen diferencias en el contenido en lactosa de las distintas variedades de queso. En general, es menor que en la leche, lo cual convierte al queso en un alimento muy aconsejable para sujetos con problemas de intolerancia a la lactosa. El contenido en minerales del queso es mayor que en la leche, destacando la cantidad en calcio, que en quesos maduros puede ser de alrededor de 10 veces mayor. También destacan los contenidos de fósforo y zinc. La biodisponibilidad de todos estos minerales no se afecta por los procesos de elaboración del queso. El contenido en vitaminas hidrosolubles de los distintos quesos es variable en función de las pérdidas en el suero y de la síntesis y utilización por los microorganismos.

8. Nata y mantequilla La nata se define como aquel producto lácteo rico en materia grasa separado de las leches que toma la forma de una emulsión del tipo grasa en agua. Se obtiene por centrifugación de la leche. Según el contenido en materia grasa, expresado en porcentaje en masa de materia grasa sobre masa del producto final, existen tres tipos de nata: • Doble nata: la que contiene mínimo de materia grasa del 50%. • Nata: la que contiene un mínimo de materia grasa del 30% y menos del 50%.


Tabla 13. COMPOSICIÓN MEDIA DE NATAS Y MANTEQUILLA (g/100)

Nata Nata ligera Mantequilla

Energía (kcal)

Proteína

Grasa

325 220 732

2,3 2,5 0,8

34 22 82

• Nata delgada o ligera: la que contenga un mínimo de materia grasa del 12% y menos del 30%. En función del tratamiento tecnológico, se puede encontrar nata pasteurizada, UHT, esterilizada, en polvo. Se pueden comercializar como nata montada, para montar, azucarada, aromatizada, o envasada bajo presión (tipo spray). La composición nutricional media de algunos tipos de nata y mantequilla se recoge en la Tabla 13. La composición en proteínas y lactosa es algo menor que en la leche, mientras que la concentración en grasa y, por tanto, vitaminas liposolubles, es variable dependiendo del tipo de nata. La concentración de vitaminas hidrosolubles está también condicionada por el contenido en grasa y por el tratamiento tecnológico empleado. Desde un punto de vista físico-químico, la mantequilla está constituida esencialmente por la grasa de la leche en forma de emulsión de tipo agua en aceite. La mantequilla se obtiene a partir de la nata de la leche, basándose su proceso de fabricación en invertir la emulsión de aceite en agua de la nata original en otra del tipo agua en aceite. De esta forma, como se puede observar en la Tabla 13, se obtiene un producto con más del 80% de grasa en su composición. Por tanto también es un producto rico en vitaminas liposolubles. Aunque se obtiene de la leche, este alimento se excluye del grupo de los lácteos ya que su composición (prácticamente grasa) lo hace muy diferente del resto. La mantequilla conserva el perfil de grasa saturada; para disminuir su contenido se están desarrollando dos estrategias:

Lactosa

3 2,7 1,1

• Elaboración de mantequillas “de reducido contenido en materias grasas” (entre el 41 y el 62%), y “de bajo contenido en materias grasas”, light o “ligera” (inferior o igual al 41%). • Con el fin de incrementar el porcentaje de ácidos grasos insaturados (más saludables), y al mismo tiempo conservar lo más posible el sabor típico de la mantequilla, se han desarrollado en los últimos años, las llamadas “minarinas”. Estos productos se caracterizan por poseer un contenido graso que puede variar desde el 40 al 80%, y son el resultado de mezclar grasa animal (mantequilla) con aceites vegetales (girasol, oliva), manteniéndose la textura sólida. El proceso clásico de elaboración de la mantequilla se resume en los siguientes pasos: • Obtención de la nata por centrifugación de la leche. • Pasteurización y refrigeración de la misma. • Proceso de maduración física de la nata, a temperatura de refrigeración, el tiempo suficiente para obtener una relación optima de grasa sólida y líquida (debido a las variaciones estacionales del contenido de grasa líquida). • Batido de la nata, para invertir la emulsión de la nata. Con ello se obtienen los “granos de mantequilla” y el suero resultante o “mazada”. • Salado opcional. • Amasado de los granos. • Moldeado y envasado. • Almacenamiento en frío o en cámara de congelación.

103

Capítulo 2.3.


9. Resumen  Los lácteos constituyen un grupo de alimentos entre los que se incluyen fundamentalmente la leche, el yogur y el queso.Todos los derivados de la leche a excepción de la mantequilla se incluyen dentro de este grupo. Desde un punto de vista nutricional la leche y los productos lácteos constituyen el grupo de alimentos más completos y equilibrados.  Proporcionan un elevado contenido en nutrientes en relación con el contenido calórico. Presentan una composición muy equilibrada, aportando proteínas de alto valor biológico, grasa, hidratos de carbono (lactosa), vitaminas liposolubles (en leches sin desnatar o desnatadas enriquecidas en dichas vitaminas) y minerales, especialmente calcio y fósforo. Sin embargo, no son un alimento totalmente completo para el adulto ya que su contenido en hierro y vitamina C es pobre.  La leche constituye una excelente fuente de calcio, de forma que, en nuestra sociedad, los lácteos son el grupo de alimentos que más contribuyen a alcanzar los requerimientos diarios de este mineral. Por todo ello, se han establecido una recomendación de ingesta de 2 a 4 raciones diarias de lácteos, en función de la edad y estado fisiológico (embarazo, lactancia, etc.). Para ello se pueden utilizar los distintos productos de este grupo alimentario (leche entera, leche desnatada, yogur, queso, etc.), en función de las peculiaridades de cada persona y su estado de salud.  Existe una enorme variedad de productos lácteos. Entre ellos, destacan las leches fermentadas, obtenidas mediante inoculaciones de microorganismos específicos que fermentan la leche produciendo toda una serie de modificaciones que caracterizan el producto final. En estos productos, al valor nutricional de la leche de partida se le suma el efecto beneficioso del consumo habitual de las bacterias lácticas. Se han evidenciado beneficios en aspectos tan variados como intolerancia a la lactosa, diarreas, función inmunitaria, etc.  El queso es un alimento muy importante en nuestra dieta que se elabora por coagulación de la leche obteniéndose lo que se conoce como cuajada. Existen multitud de variedades

104

de queso en función de los distintos factores que intervienen en su elaboración: leche de partida, aditivos, cultivos iniciadores, tratamientos y condiciones de los procesos. Todo esto conduce a que cada variedad de queso tenga unas características organolépticas y valor nutricional propio. Generalmente, a mayor madurez del queso, mayor concentración de los nutrientes de la leche de partida.  En definitiva, los distintos productos lácteos presentan grandes intervalos en cuanto a su composición en nutrientes, especialmente en cuanto a contenido en agua, proteínas y grasa. Por ello, los lácteos constituyen un grupo de alimentos que se adaptan a las distintas necesidades de cada persona en función su situación fisiológica y de salud.


10. Bibliografía Amiot J. Ciencia y tecnología de la leche. Ed. Acribia. Zaragoza, 1991. Libro editado por la Fundación de la Tecnología Láctea de Quebec, que analiza todos los tratamientos y proce sos de la industria láctea, así como los distintos productos lácteos, incluyendo subproductos como caseína, sue ro en polvo, etc. Jensen RG. Handbook of Milk Composition. Academic Press. San Diego, California, 1995. Libro escrito en inglés que quizás constituya la mejor aproximación sobre el contenido en nutrientes y compuestos bioló gicos de la leche humana comparada con la de vaca. Luquet FM. Leche y productos lácteos I y II. Ed. Acribia. Zaragoza, 1991. Comprende dos tomos, el primero dedicado a la producción de leche, y el segundo a los productos lácteos. Destaca por poseer capítulos independientes dedicados a la leche de vaca, cabra y oveja.

Tamime A, Robinson R. Yogur, ciencia y tecnología. Ed. Acribia. Zaragoza, 1991. Uno de los mejores libros en español sobre la ciencia y la tecnología del yogur. Tamime A, Robinson R. Yogurt Science and Technology, 2nd ed. Woodhead Publishing. Cambrigde, 1999. Segunda edición, en inglés, más actualizada respecto a la edición en español descrita anteriormente. Tetra pack processing systems. Manual de industrias lácteas (ed. española). Vicente Ediciones. Madrid, 1996. Manual que describe de forma clara todos los procesos tecnológicos empleados en la industria láctea. Destaca especialmente la alta calidad y claridad de sus esquemas, dibujos y fotografías, que facilitan en gran medida la comprensión del texto. Veisseyre R. Lactología técnica, 2ª ed. Ed. Acribia. Zaragoza, 1988. Libro clásico que analiza la composición, recogida y transformación de la leche.

Mahaut M. Introducción a la tecnología quesera. Ed. Acribia. Zaragoza, 2003. Tras una introducción sobre generalidades de la leche, describe de forma clara los distintos procesos que intervienen en la elaboración del queso. Incluye una tecnología comparada de las distintas variedades del queso.

Walstra P, Geurts TJ, Normen A. Ciencia de la leche y tecnología de los productos lácteos. Ed. Acribia. Zaragoza, 2001. Libro muy actual, que recoge todos los principios del procesado de la leche para su transformación en productos de alta calidad.

Scott R, Robinson RK, Wilbey RA. Fabricación de queso, 2ª ed. Ed. Acribia. Zaragoza, 2002. Trata todos los aspectos de la elaboración del queso, de forma más amplia que el libro anteriormente citado. Incluye control de calidad y obtención de subproductos de la industria quesera.

Walstra P, Geurts TJ, Normen A, Jellema A, Van Boekel M. Dairy Technology. Marcel Dekker, Inc. New York, 1999. Libro escrito en inglés que, tras una breve descripción de la composición de la leche, ofrece una amplia visión, en primer lugar, de todos los procesos tecnológicos empleados en la industria láctea y, en segundo lugar, de los productos lácteos.

11. Enlaces web  www.foodsci.uoguelph.ca/dairyedu/home.html  www.pulevasalud.com  www.got-milk.com  www.codexalimentarius.net  www.fil-idf.org  www.milk.co.uk  www.dairyfoods.com  www.fiab.es  milksci.unizar.es/milksci.html

105

2.4. Calidad y composición nutritiva de la carne, el pescado y el marisco

Gaspar Ros Berruezo Carmen Martínez Graciá

Capítulo 2.4. Calidad y composición nutritiva de la carne, el pescado y el marisco 1. Introducción 2. Calidad y composición nutritiva de la carne 2.1. Estructura de la carne 2.2. Composición química y valor nutritivo de la carne 2.2.1. Composición general 2.2.2. Proteínas 2.2.3. Lípidos 2.2.4. Hidratos de carbono 2.2.5. Minerales 2.2.6. Vitaminas 2.3. Cualidades organolépticas de la carne 2.3.1. Color 2.3.2. Textura 2.3.3. Aroma y sabor 2.4. Calidad higiénica de la carne 2.5. Hacia la obtención de una carne más sana: alimentos funcionales 2.5.1. Modificaciones de la composición de la carne 2.5.2. Manipulación de materias primas cárnicas 2.5.3. Reformulación de los productos cárnicos 2.5.3.1. Reducción de componentes indeseables 2.5.3.2. Incorporación de ingredientes funcionales 3. Calidad y composición nutritiva del pescado y el marisco 3.1. Especies de pescado más importantes en la alimentación humana. Algunos criterios de calidad y uso 3.2. Estructura, composición química y valor nutritivo del pescado 3.2.1. Anatomía del músculo del pescado 3.2.2. Composición química del pescado y valor nutritivo 3.2.2.1. Agua 3.2.2.2. Lípidos 3.2.2.3. Pescados azules, ácidos grasos n-3 y salud 3.2.2.4. Compuestos nitrogenados 3.2.2.5. Hidratos de carbono 3.2.2.6. Vitaminas y minerales

3.3. Procesos de autólisis y degradación bacteriana 3.3.1. Cambios autolíticos producidos por enzimas tisulares 3.3.1.1. Procesos de autólisis en los hidratos de carbono 3.3.1.2. Procesos de autólisis en los nucleótidos 3.3.1.3. Cambios en las proteínas 3.3.1.4. Cambios autolíticos producidos por enzimas digestivas 3.3.1.5. Cambios autolíticos durante el almacenamiento en congelación 3.3.2. Cambios producidos por el crecimiento bacteriano 3.3.3. Oxidación e hidrólisis de lípidos 3.3.3.1. Autooxidación 3.3.3.2. Autólisis lipídica 3.4. Modificaciones organolépticas 3.5. Cambios físicos en el músculo del pescado 3.5.1. Cambios en el pH 3.5.2. Cambios en el potencial de óxido reducción 3.6. Análisis sensorial. Categorización del grado de frescura según parámetros sensoriales 3.7. Pescado y dieta 3.8. Marisco: valor nutritivo y calidad de moluscos y crustáceos 3.8.1. Clasificación de los principales grupos de marisco. Algunos criterios de calidad y uso 3.8.2. Valor nutritivo del marisco 3.8.3. Vitalidad y frescura del marisco 3.8.4. Toxicidad del marisco 4. Resumen 5. Bibliografía 6. Enlaces web

Objetivos n Evaluar la importancia de la carne en la dieta, mediante el conocimiento de su composición y, por tanto, de los principales nutrientes que puede aportar. n Conocer cuáles son las características sensoriales de la carne que influyen en su aceptación, por parte del consumidor, y qué componentes las determinan. n Describir los principales procesos de alteración que influyen en la calidad higiénica de la carne, así como los grupos microbianos que intervienen en los mismos. n Estudiar los factores que modifican la composición nutritiva de la carne y las nuevas tendencias que marcan la elaboración de productos cárnicos funcionales. n Valorar la importancia del pescado en la alimentación como fuente importante de nutrientes. n Comprender los distintos cambios químicos, físicos y organolépticos que se producen en el músculo del pescado tras su muerte, con el fin de adquirir los conocimientos básicos para evaluar su calidad. n Destacar el interés del pescado en la alimentación por el tipo de ácidos grasos aportados. n Diferenciar los aspectos más importantes del valor nutritivo del marisco.

1. Introducción

D

esde un punto de vista bromatológico, la carne es el resultado de la transformación del tejido muscular tras el sacrificio del animal de abasto, gracias a ciertos procesos fisicoquímicos y bioquímicos. Estos cambios darán lugar a un producto que adquiere una serie de características organolépticas (color, textura, olor y sabor...). Desde un punto de vista legal, la carne es el conjunto de músculos esqueléticos de los animales de abasto que se utilizan como alimento, junto con el correspondiente tejido conectivo, vasos, nervios y tejido graso. Pero, además de la musculatura esquelética de los animales de sangre caliente, encuentran también utilidad como alimento otras partes que lo acompañan, como la grasa, las vísceras o la sangre. La carne ha formado una parte importante de la dieta del hombre durante toda la historia. En las primeras etapas de la humanidad, el consumo de carne dependía de la frecuencia y el éxito de la caza, estando la dieta principalmente constituida por raíces, tubérculos y frutas, alimentos, todos ellos, de baja energía. La carne y la grasa asociada a la misma proporcionaban aproximadamente un tercio de la energía total ingerida. Posteriormente, el hombre se hizo agricultor y comenzó a controlar rebaños de animales que utilizó para su alimentación, para obtener pieles con las que protegerse del frío, y para realizar herramientas con sus huesos. En todas estas culturas, los animales tuvieron una gran importancia, y el sacrificio de los mismos estuvo asociado a rituales y ocasiones festivas. Actualmente, la carne es un elemento esencial de cualquier dieta equilibrada, ocupando un lugar privilegiado junto a otros alimentos de origen animal, como la leche, el queso, los huevos y el pescado. El consumo de carne se incrementa a medida que aumenta el poder adquisitivo y el bienestar social. La carne es, ante todo, una valiosa fuente de proteínas, aunque desde un punto de vista nutritivo es también notable su contenido en lípidos, minerales (hierro y zinc, principalmente) y vitaminas. Desde esta misma perspectiva, cabe añadir su relativa importancia como fuente de energía. El pescado es uno de los alimentos más importantes en nuestra dieta, gracias a nuestra tradición gastronómica y, sobre todo, a su valor nutritivo: fácil digestibilidad, diversidad de sabores y composición equilibrada. Su perfil de nutrientes es parecido al de la carne: proteínas de gran calidad, grasas o lípidos, pequeñas cantidades de vitaminas, sales minerales y nucleótidos (principalmente en el azul). Al igual que la carne, no contiene hidratos de carbono, y en función de la cantidad de grasa se dividen en pescados magros (0-2% de grasa), semigrasos (2-6% de grasa) y azules (más de 6% de grasa). El tipo de grasa más abundante es la insaturada, y en los azules abundan los ácidos grasos de la serie n-3 (ω-3). Destaca asimismo su contenido mineral de yodo, fósforo y magnesio. Cabe señalar que algunos peces que se comen con espina aportan, además, calcio de fácil asimilación en cantidades significativas (conservas de sardinas, pescaditos fritos, etc.). El pescado goza, entre los alimentos de origen animal, de un prestigio muy bien ganado, y es sinónimo de alimento saludable por sus importantes beneficios para la salud, que van desde la 111

Capítulo 2.4.

Calidad y composición nutritiva de la carne...

eficacia contra la artritis hasta la prevención de problemas cardiacos. Pero para que realmente sus efectos sean máximos, hay que saber qué especie comprar y cómo prepararla. En el caso del marisco, son menos digeribles pero con valores nutricionales igualmente interesantes, dado su contenido elevado en proteína y reducido en grasas, y por aportar ciertos elementos minoritarios que los hacen complementarios del pescado.

2. Calidad y composición nutritiva de la carne La Unión Europea es uno de los mercados más grandes de carne a escala mundial, superado sólo por China y Estados Unidos. Existen diferencias importantes en la producción y consumo de los diferentes tipos de carne, de tal manera que la carne porcina es la más deseada en Europa, seguida por la aviar, la bovina y la ovina. No obstante, las cifras de consumo se han visto distorsionadas gravemente en los últimos años por diferentes crisis, especialmente por la encefalopatía espongiforme bovina y por la fiebre aftosa. Así, en España, la ingesta de vacuno apenas llega al 75% de la media comunitaria. A pesar de ello, del gasto anual en alimentación realizada por los hogares españoles en el año 2001, la carne ocupa el primer puesto de la lista, con un 24% del total. En la Tabla 1 se ilustra la producción y consumo de carne en la Unión Europea. Actualmente, el pollo y otras aves se han reconocido como carnes más sanas (o posiblemente menos perjudiciales). En particular, en Estados Unidos, esto ha dado como resultado, si no un cambio global en los hábitos alimenticios relacionados con el consumo de carne, sí un aumento de la utilización del pollo y el pavo tanto en la elaboración de productos cárnicos como en el cocinado en el hogar.

2.1. Estructura de la carne El tejido predominante en la carne es el tejido muscular, que al microscopio aparece formado por unas células pequeñas, alargadas en forma de hebra, ordenadas en forma paralela, a las que se llama fibras musculares. Su grosor y longitud

112

varía extraordinariamente, no sólo entre distintos músculos, sino incluso dentro del mismo músculo, llegando a superar los 30 cm en ocasiones. El grosor de las fibras es máximo en el centro, y aumenta con la edad, el estado nutricional del animal y el ejercicio físico. Cada célula o fibra muscular está delimitada por su propia membrana celular (sarcolema). Dentro de cada fibra se encuentran las miofibrillas, bastoncitos cilíndricos largos y finos, en un total de 1.000 a 2.000 por cada célula, que conforman el aparato contráctil. En un corte transversal, las miofibrillas presentan una serie de puntos perfectamente ordenados, de tamaño distinto, que son las proteínas miofibrilares: miosina, situadas centralmente, rodeadas por seis filamentos de actina, dependiendo de las mismas la contracción muscular. Cada una de las proteínas miofibrilares posee una agrupación específica, que le confiere una mayor o menor densidad óptica por su estructura, pero que, por degradación enzimática, se ven afectadas durante la maduración. El sarcolema está rodeado por una envoltura de tejido conectivo denominado endomisio. Entre 20 y 40 fibras musculares se agrupan formando los haces primarios, que se rodean de otra envoltura conectiva denominada perimisio. Los haces primarios, a su vez, se agrupan en los denominados haces secundarios, y la envuelta conectiva que les rodea se denomina epimisio. Junto a esta estructura se encuentran los vasos sanguíneos y terminaciones nerviosas. Los músculos quedan unidos entre sí por fascias, y a los huesos por tendones.

2.2. Composición química y valor nutritivo de la carne 2.2.1. Composición general La musculatura, una vez liberada de la grasa que normalmente la acompaña, es relativamente constante en una amplia diversidad de animales. Contiene como promedio un 76% de agua, un 21,5% de sustancias nitrogenadas, un 1,5% de grasa y un 1% de minerales. Se pueden apreciar, además, cantidades variables de hidratos de carbono (0,05-0,2%). La Tabla 2 orienta sobre la composición media de algunas piezas de cerdo, vacuno y pollo.

G. Ros Berruezo | C. Martínez Graciá

Tabla 1. LA UE EN EL MERCADO MUNDIAL. PORCENTAJES DE PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE CARNE Especie

Producción (millones de t)

% de la producción mundial

Consumo (millones de t)

% del consumo mundial

Vacuno

6,9

11,7

6,5

11,1

Ovino

1,0

8,9

1,3

11,0

17,5

19,1

16,4

18,0

Aves

8,6

12,3

8,3

11,9

Total

35,0

14,8

33,9

14,4

Porcino

Fuente: FAO, 2002.

Tabla 2. COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA DE LA CARNE (%) Animal

Pieza

Agua

Proteína

Grasa

Cenizas

Cerdo

Paleta

74,9

19,5

4,7

1,1

Solomillo

75,3

21,1

2,4

1,2

Chuleta*

54,5

15,2

29,4

0,8

Jamón

75,0

20,2

3,6

1,1

Panceta

40,0

11,2

48,2

0,6

Pierna

76,4

21,8

0,7

1,2

Lomo*

74,6

22,0

2,2

1,2

Muslo

73,3

20,0

5,5

1,2

Pechuga

74,4

23,3

1,2

1,1

Vacuno Pollo

*Con tejido adiposo adyacente. Fuente: Belitz y Grosch, 1997.

2.2.2. Proteínas La mayor parte de las sustancias nitrogenadas de la carne está constituida por proteínas, que casi siempre son el componente más abundante de la carne, superado únicamente por el agua. Del contenido total de nitrógeno del músculo, aproximadamente el 95% es proteína, y el 5%, pequeños péptidos, aminoácidos y otros compuestos. Las proteínas de la carne son, en esencia, muy similares en todos los animales de abasto, y tanto el contenido como el tipo de aminoácidos es prácticamente

el mismo en las diferentes especies. Las proteínas se pueden clasificar, atendiendo a su solubilidad, en tres grandes grupos: a) Proteínas sarcoplásmicas: son solubles en agua o en tampones de poca fuerza iónica. A este grupo pertenecen dos tipos principales de proteínas: el primero, compuesto por enzimas, y el segundo, por sustancias que participan en el color de la carne, como la mioglobina y pequeñas cantidades de hemoglobina, dado que ésta se elimina, en su mayoría durante el desangrado del animal en el matadero.

113

Capítulo 2.4.


Tabla 3. AMINOÁCIDOS ESENCIALES DE LA CARNE DE DISTINTAS ESPECIES (g/100 g DE CARNE SEMIMAGRA) Aminoácido

Necesidades diarias (g)

Pollo

Ternera

Vacuno

Cerdo

Cordero

Fenilalanina

2,2

0,81

0,80

0,72

0,47

0,67

Isoleucina

1,4

1,09

1,04

0,92

0,61

0,85

Leucina

2,2

1,49

1,42

1,43

0,88

1,27

Lisina

1,6

1,81

1,64

1,53

0,98

1,33

Metionina

2,2

0,54

0,45

0,43

0,30

0,39

Treonina

1,0

0,88

0,85

0,77

0,55

0,75

Triptófano

0,5

0,28

0,26

0,20

0,15

0,21

Valina

1,6

1,01

1,02

0,97

0,62

0,81

Fuente: Belló, 1999.

b) Proteínas miofibrilares: necesitan para su extracción el uso de tampones de fuerza iónica media o alta. Son las más abundantes, constituyendo el 65-75% del total de las proteínas musculares. En este grupo se incluye un gran número de proteínas asociadas a los filamentos gruesos y delgados del tejido muscular, destacando la actina, miosina, actomiosina, tropomiosina, troponina, actininas, y proteínas C y M. Todas estas proteínas tienen, de una u otra forma, una gran importancia en los cambios bioquímicos que suceden tras el sacrificio del animal. c) Proteínas insolubles o del estroma: constituyen las fibras extracelulares de colágeno, elastina y reticulina, que, a su vez, forman parte del tejido conectivo típico que recubre las fibras y haces musculares. El principal valor nutritivo de la carne consiste en que es una excelente fuente de proteínas, en cantidad y calidad. La proteína cárnica es de alta calidad, por su rápida desintegración por los jugos gástricos, lo que determina su digestibilidad (9497%, frente al 78-88% en las proteínas vegetales). No obstante, en la digestibilidad influye de manera negativa la cantidad de tejido conectivo, especialmente de colágeno y elastina, que posea la pieza cárnica. Así, las piezas de categoría comercial segunda o tercera poseen una mayor proporción de tejido conectivo, que, además, irá aumentando con la edad del animal. Por otra parte, el valor biológico de las proteínas de la carne viene determinado por la pre-

114

sencia y el equilibrio de aminoácidos esenciales que ésta posea para la especie humana, que, en el caso de piezas con poca proporción en colágeno y elastina, es muy elevada, ya que contiene todos los aminoácidos esenciales en proporciones bastante adecuadas a las requeridas para el buen desarrollo de los tejidos humanos. Cabe destacar el aporte de lisina y treonina. Sin embargo, en el colágeno, falta el triptófano, escasea la metionina, abunda la valina y sobresale su contenido en hidroxiprolina, glicina y prolina. El valor biológico de la proteína de la carne es 0,75 (leche humana = 1,0; proteína de trigo = 0,50). Cuando se comparan los contenidos en aminoácidos esenciales de las proteínas cárnicas de diversas especies animales (Tabla 3), pueden observarse algunas diferencias, que en ocasiones se deben a la influencia de factores como la edad o la alimentación. La metionina es el aminoácido que mayor dificultad presenta para que la carne de la dieta pueda satisfacer sus necesidades diarias.

2.2.3. Lípidos Los lípidos resultan imprescindibles para la aceptabilidad de la carne, ya que su concentración en la misma y la composición de cada una de las fracciones lipídicas influyen de manera importante en sus propiedades organolépticas (textura, jugosidad, sabor, aroma, color, etc., de los alimentos cocinados). Tampoco hay que olvidar que las grasas aportan


Tabla 4. GRADO DE SATURACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS DE LÍPIDOS MUSCULARES EN DISTINTAS ESPECIES Especie

% saturados

% monoenoicos

% polienoicos

Vacuno

40-71

41-53

0-6

Cerdo

39-49

43-70

3-18

Cordero

46-64

36-47

3-5

Aves

28-33

39-51

14-23

Fuente: Fennema, 1992.

ácidos grasos esenciales, y también son vehículo de vitaminas liposolubles, especialmente de la vitamina A. No obstante, muchas investigaciones han señalado que la grasa de la carne produce efectos negativos en la salud de los consumidores, aunque recientemente se ha sugerido que estas afirmaciones son una simplificación excesiva. No todas las grasas animales son metabólicamente equivalentes, y algunos lípidos de origen animal son, de hecho, potencialmente beneficiosos para la salud. El contenido lipídico del principal componente de la carne, el músculo, es muy variable, aproximadamente del 1,5 al 13%. Consta fundamentalmente de lípidos de depósito y estructurales. Los lípidos de depósito son la fuente de energía celular. Están constituidos por ésteres del glicerol con ácidos grasos, predominando los triglicéridos, aunque también pueden contener pequeñas cantidades de monoglicéridos, diglicéridos y ácidos grasos libres. Aunque algunos lípidos neutros están presentes como acúmulos microscópicos en el interior de las células musculares, la mayoría se localizan en los adipocitos del tejido conectivo laxo que se encuentra entre los haces musculares, principalmente en el perimisio. Este depósito corresponde a la grasa intramuscular conocido también como “veteado” o “marmorización” y presenta grandes diferencias, dependiendo del tipo de músculo, especie, raza, tejido, dieta e influencias medioambientales. Además de los lípidos de depósito, en las membranas celulares existen lípidos estructurales, entre los que se encuentran los fosfolípidos y el colesterol, esenciales para la función celular. En contraste con los lípidos de reserva, los de las membranas celulares presentan una composición similar en todas las especies animales, a pesar de las amplias diferencias en la dieta y condiciones medioambientales.

Aparte de la grasa muscular, los animales contienen también grasa de depósito localizada principalmente como capa subcutánea aunque, asimismo, puede estar presente entre los músculos como depósito intermuscular y en la cavidad corporal, alrededor de los riñones, región pélvica y corazón. Los ácidos grasos que se encuentran formando parte de las grasas animales difieren en la longitud de la cadena hidrocarbonada y en el número y tipo de enlaces que unen los átomos de carbono. La gran mayoría de los ácidos grasos de los lípidos animales tienen un número par de átomos de carbono de longitud comprendida entre 12 y 22 átomos. Los principales ácidos grasos saturados de la carne son, de mayor a menor concentración, palmítico (16:0), esteárico (18:0) y mirístico (14:0). El ácido oleico (18:1 n-9) es el monoinsaturado más abundante, seguido del palmitoleico (16:1 n-7). Los ácidos linoleico (18:2 n-6), α-linolénico (18:3 n-3) y araquidónico (20:4 n-6) son los principales ácidos grasos poliinsaturados (AGPI). Los ácidos grasos saturados y monoinsaturados son los mayoritarios en los triglicéridos de la grasa de la carne. No obstante, la concentración de los ácidos grasos de los lípidos de depósito puede variar dependiendo de la especie animal, raza, sexo, edad, condiciones ambientales y alimentación. Los ácidos grasos de los tejidos de los rumiantes son más saturados (Tabla 4), debido a que los microorganismos del rumen hidrogenan los ácidos grasos insaturados de la dieta. La carne de pollo presenta un mayor contenido de AGPI que las carnes rojas. Sin embargo, los músculos del conejo tienen una mayor proporción de AGPI que los de pollo. Los lípidos polares tienen un contenido mayor de AGPI que los triglicéridos, aunque la proporción de los diferentes ácidos grasos en los fosfolípidos

115

Capítulo 2.4.


Tabla 5. COMPOSICIÓN MINERAL DEL MÚSCULO DE DIFERENTES ESPECIES (mg/100 g) Especie

Sodio

Potasio

Fósforo

Magnesio

Calcio

Vaca

70

300

200

20

10

Ternera

35

350

200

20

11

Cordero

90

250

160

24

10

Cerdo

60

300

190

30

10

Fuente: Larrañaga, 1998.

presenta menos diferencias entre especies que las que se observan en los lípidos de almacenamiento. La extensión de la modificación de los ácidos grasos de los fosfolípidos depende de la concentración de los ácidos grasos suministrados en la alimentación, aunque en menor extensión que en el caso de los triglicéridos. El mayor desafío actual es la reducción del contenido de ácidos grasos saturados en la carne, principalmente del ácido palmítico, y el incremento de la cantidad de ácidos grasos monoinsaturados. La reducción de los ácidos grasos saturados se aconseja porque la presencia de colesterol y ácidos grasos saturados conjuntamente en las dietas eleva la concentración de LDL (lipoproteínas de baja densidad) en el suero, lo que está asociado a la presencia de enfermedades coronarias. Si los AGPI reemplazan a los ácidos grasos saturados, se reduce la LDL, pero también decrece la HDL (lipoproteínas de alta densidad). Sin embargo, los ácidos grasos monoinsaturados disminuyen los niveles de LDL sin reducir los de HDL (ver Capítulo 4.19). Dentro de las diferentes dietas cardiosaludables, destinadas a la prevención y tratamiento de las hiperlipemias, el consumo de cerdo está claramente limitado, como grasa de origen animal. Sin embargo, estudios recientes han demostrado un alto contenido en ácido oleico en la grasa de cerdo ibérico criado en montanera, debido a la riqueza en ácido oleico de la bellota que consume y a un mecanismo de lipólisis endógena que favorece la asimilación de estos ácidos grasos, mecanismo que no existe en los rumiantes. Las características genéticas del cerdo ibérico y el sistema de explotación hacen que su composición sea diferente a la del cerdo blanco, que presenta, comparativamente, un mayor contenido en ácidos grasos saturados. Se ha comprobado que la grasa animal rica en oleico (procedente de cerdo ibérico) disminuye el nivel plasmático de colesterol,

116

triglicéridos y LDL, mientras que las HDL no se modifican sustancialmente. En los animales poligástricos, los microorganismos del rumen hidrogenan los ácidos grasos insaturados de las dietas, por lo que resulta difícil aumentar el grado de insaturación de los lípidos mediante la modificación de la dieta, y la grasa tiende a ser más dura. Sin embargo, se han observado algunos efectos. Las dietas enriquecidas con grasas de alto contenido en AGPI pueden, en cierta medida, ocasionar un incremento del contenido en estos ácidos grasos del tejido adiposo de los rumiantes. No obstante, dicha modificación no parece afectar a la proporción de AGPI del tejido muscular.

2.2.4. Hidratos de carbono En la carne están representados principalmente por el glucógeno, polisacárido formado por moléculas de glucosa que tiene una gran influencia en los cambios musculares tras el sacrificio. Tras la muerte, el glucógeno muscular es degradado rápidamente, dando como producto final ácido láctico fundamentalmente. El contenido en glucógeno no tiene, en realidad, ningún significado desde el punto de vista nutritivo; sin embargo, es esencial para la acidificación post mortem de la carne (pH final) y tiene una importante repercusión sobre su sabor, textura e incluso en la conservación.

2.2.5. Minerales La carne contiene todas las sustancias minerales que son necesarias para el organismo humano. En la Tabla 5 se recoge la concentración de algunos minerales de la carne. Es relativamente pobre en sodio y calcio, y rica en potasio, fósforo y magnesio.


Tabla 6. CONCENTRACIÓN DE HIERRO EN LA CARNE DE DISTINTOS ANIMALES Concentración (μg/g) Especie

Reparto del hierro soluble (%)

Fe insoluble

Fe soluble

Ferritina

Hemoglobina

Mioglobina

Fe libre

Vacuno (lomo)

5,9

20,0

1,6

6,0

89,0

3,4

Cerdo (región lumbar)

3,0

3,6

8,4

22,2

64,0

5,4

Cordero (región lumbar)

5,9

12,3

7,3

13,0

74,0

5,7

Gallina (muslo)

4,7

3,4

26,4

55,7

12,1

5,8

Fuente: Belitz y Grosch, 1997.

Aunque las especies animales no ofrecen entre ellas diferencias muy significativas, cabe destacar, entre las carnes, la de ternera y las de caza por su contenido en fósforo. No obstante, su importancia nutricional radica en la cantidad de micronutrientes minerales esenciales que proporciona, es decir, los denominados elementos traza u oligoelementos. Los niveles de hierro son especialmente destacables, y ningún otro alimento de la dieta posee una biodisponibilidad de este elemento tan elevada como las carnes rojas, ya que se encuentra en forma de hierro hemo (en la hemoglobina y mioglobina del músculo), que se absorbe de forma más eficiente que el hierro no hemo presente, por ejemplo, en los alimentos de origen vegetal. En general, se puede decir que la carne de vacuno es más rica en este elemento que la de ternera o la de cerdo, y en el caso de las aves, es más abundante en el pavo que en la carne de pollo. En la Tabla 6 se muestra la concentración de hierro en la carne de distintos animales. Entre las vísceras, cabe destacar el hígado, el bazo y subproductos como la sangre, que contienen mayor cantidad de hierro que la carne magra. Dentro de las piezas cárnicas, debe destacarse el solomillo. Por otra parte, alrededor del 70% del zinc consumido por la población en países desarrollados lo proporcionan los productos de origen animal, especialmente la carne. Además, se ha demostrado que, al igual que ocurre con el hierro, el zinc procedente de alimentos de origen animal es más disponible para el organismo humano que el que procede de los vegetales, especialmente en carne de vacuno.

Aunque el selenio no se presenta en una cantidad excesivamente destacada en la carne y productos derivados, la forma química, ligada a proteínas, la hace altamente eficaz desde el punto de vista de su utilización por el organismo. En concreto, se encuentra como selenometionina y selenocisteína.

2.2.6. Vitaminas La carne es también una importante fuente de vitaminas hidrosolubles, principalmente del complejo B (tiamina, riboflavina, niacina, ácido pantoténico y ácido fólico). La Tabla 7 es orientativa de la concentración de vitaminas en la carne. Casi el 69% del aporte de vitamina B12 de la dieta humana proviene de la carne, y en algunas dietas occidentales, el 96% de la B6. Sin embargo, la vitamina C es muy escasa en este alimento. Los contenidos en vitaminas del grupo B presentan diferencias entre las especies animales. Así, la carne de cerdo posee hasta 10 veces más tiamina que la carne de vacuno y cordero. Dentro de una misma especie, también existen diferencias, ya que la carne de ternera supera en contenido a la carne de vaca, en especial la riboflavina y la niacina. Las vitaminas liposolubles se encuentran, lógicamente, en la grasa de la carne, y especialmente en las vísceras. El hígado es la principal fuente dietética de vitamina A. Otras vitaminas liposolubles se encuentran en menor cuantía, contribuyendo, por ejemplo, en el caso de la vitamina E, al 7-8% de la ingesta de esta vitamina antioxidante, y aun menor en el caso

117

Capítulo 2.4.


Tabla 7. CONTENIDO VITAMÍNICO DE LA CARNE (mg/100 g) Animal

Tiamina

Riboflavina

Nicotinamida

Piridoxina

Tocoferoles

Ácido ascórbico

Vacuno

0,08

0,17

4,70

0,37

4,02

2,03

Ternera

0,18

0,30

7,50

0,37

4,11

2,07

Cerdo

0,74

0,18

4,00

0,42

0,63

1,52

Cordero

0,16

0,22

5,20

0,29

0,51

1,06

Pollo

0,08

0,16

6,80

0,50

0,24

5,12

Fuente: Belló, 1999.

de la vitamina D. En cualquier caso, estos niveles no son significativos para cubrir las necesidades diarias de estas dos últimas vitaminas. Los productos cárnicos transformados, como el paté, son ricos en vitaminas liposolubles, como la vitamina A.

2.3. Cualidades organolépticas de la carne Las características organolépticas quedan definidas por el conjunto de sensaciones que se perciben mediante los órganos de los sentidos cuando se observa o se ingiere un alimento. Se puede decir que el análisis sensorial es una función primaria del hombre, puesto que, de forma más o menos consciente, acepta o rechaza los alimentos según estas sensaciones percibidas. En el caso de la carne, el color, la dureza y el sabor y aroma son los atributos sensoriales que tienen mayor importancia en la calidad. El sabor es habitualmente importante sólo en sentido negativo cuando aparecen sabores desagradables. El color es el factor más importante con respecto a la selección inicial. En las carnes rojas un color rojo brillante es un determinante positivo de la calidad.También se conocen dos defectos específicos de la carne que afectan al color y a la textura: carne exudativa, blanda y pálida (PSE, Pale Soft Exudative) y carne seca, firme y oscura (DFD, Dry Firm Dark) debidos ambos a un pH post mortem anormal.

2.3.1. Color El color de la carne depende de la concentración y forma química de los pigmentos musculares, así como de la tasa de caída y el valor final del pH.

118

La mioglobina es el pigmento más abundante de la carne (90%), si bien existen pequeñas cantidades de hemoglobina, citocromos y flavinas. La hemoglobina, que químicamente es muy similar a la mioglobina, está presente especialmente si el desangrado ha sido inadecuado. El contenido de mioglobina en los músculos, y por tanto el color de la carne, varían considerablemente según las especies. Una carne oscura como la de vacuno, por ejemplo, contiene 4-10 mg de mioglobina/g de tejido (y hasta 20 mg/g en el vacuno viejo), mientras que, por el contrario, la de cerdo y ternera contienen más de 3 mg/g de tejido húmedo. También hay diferencias entre animales de la misma especie, y entre músculos del mismo animal. Los niveles de mioglobina varían según la raza y la edad, aumentando la concentración con la edad. La carne de los machos también tiene más mioglobina que la de las hembras. La función de la mioglobina en el animal vivo es el almacenamiento de oxígeno y, por lo tanto, los niveles son más altos en los músculos con mayor carga de trabajo. Los músculos de la pierna contienen más mioglobina y son más oscuros, por ejemplo, que el lomo. Igualmente, los niveles de mioglobina en los músculos de los animales criados en sistemas extensivos probablemente son más altos que en los criados en sistemas intensivos. La carne del pollo criado en libertad, por ejemplo, es a menudo más oscura que la de los pollos criados en naves con movimiento restringido. La molécula de mioglobina está constituida por una proteína, la globina, y un grupo hemo, formado por cuatro anillos de pirrol y un núcleo de hierro central, normalmente con valencia II, cuya función es la de almacenar oxígeno. Este hierro se une por cuatro enlaces a los átomos de nitrógeno de


los anillos pirrólicos; la posición quinta está unida al átomo de nitrógeno del grupo imidazol de la globina, y la sexta posición de coordinación queda lista para unirse a cualquier molécula (O2, CO, NO, etc.) que presente la configuración electrónica adecuada y sea lo suficientemente pequeña como para alojarse en el espacio que queda dentro de la globina. Concretamente, la naturaleza de este sexto ligando y el estado de oxidación del hierro son los responsables del color de la carne. Si la sexta posición de coordinación está vacía y el hierro aparece en forma reducida, el color de la carne es rojo púrpura (mioglobina); si está ocupada por oxígeno, la mioglobina está oxigenada (oximioglobina) presentando un color rojo brillante, y si en la sexta posición se aloja agua y el hierro se encuentra en estado férrico, la mioglobina está oxidada (metamioglobina), adquiriendo la carne un color pardo. El pH también afecta a la estabilidad del color de la carne fresca almacenada, de manera que valores bajos de pH favorecen la oxidación de la mioglobina y la consiguiente formación de metamioglobina. En los derivados cárnicos tratados con nitritos, se forma nitrosomioglobina de coloraciones rosáceas.

2.3.2.Textura La dureza de la carne es consecuencia de factores intrínsecos de la carne, como son el tipo de músculo y los fenómenos post mortem involucrados en la instauración y resolución del proceso de rigor mortis. Durante la maduración de la carne, se produce la degradación proteica de la unidad de contracción muscular, debido a la actuación de enzimas musculares, con la consiguiente pérdida de la dureza. Si durante la maduración se aplican altas temperaturas, se ve favorecida la actividad enzimática. El pH final de la carne también regula dicha actividad, de forma que las proteasas neutras son más activas a pH mayores de 6, mientras que pH bajos favorecen la actividad de las enzimas lisosómicas. A igualdad de otras condiciones, los mayores valores de fuerza se alcanzan a pH entre 5,8 y 6,3, debido a que en esta franja la actividad de ambos tipos de enzimas está más ralentizada. Por otro lado, una glucólisis excesivamente rápida es perjudicial para la textura, debido a que la desnaturalización proteica y la pérdida de capacidad de retención de agua ablanda la carne. Por lo

que se refiere al tipo de músculo, los que poseen un diámetro y número de fibras musculares mayor, así como una mayor cantidad de tejido conjuntivo, serán más duros y, por lo tanto, presentarán una mayor dificultad para ser masticados. No obstante, hay que tener en cuenta que la carne es un alimento que nunca se toma crudo, sino después de haber sido sometido a un tratamiento térmico. El tratamiento por calor suele mejorar las propiedades de la carne, aumentando su grado de terneza y jugosidad, ya que el colágeno de las carnes ricas en tejido conjuntivo se transforma en gelatina si se aplican temperaturas de cocinado entre 85 y 100 ºC. Por otra parte, la tosquedad de la textura aumenta también con la edad, pero no llega a ser tan aparente en los músculos en que las fibras son pequeñas como en los que son grandes. En general, los músculos de los animales machos y con mayor corpulencia presentan mayor dureza. La jugosidad es una cualidad organoléptica que se encuentra estrechamente ligada a la capacidad de retener agua que poseen las proteínas del tejido muscular. Las distintas formas bajo las que pueden presentarse las moléculas de agua de una pieza de carne desempeñan un papel fundamental en la jugosidad de la misma. De acuerdo con ella, la carne retiene en mayor o menor cantidad una porción de agua que, cuando se mastica, provoca la sensación de jugosidad, o la expulsa en forma de exudado. La exudación depende de la cantidad de líquido que libera la estructura proteica muscular y de la facilidad que tenga este líquido para salir de dicha estructura. Las pérdidas de líquido de la carne están influenciadas por los siguientes factores: edad, sexo, alimentación, estrés ante mortem, métodos de sacrificio, tiempo y temperatura de almacenamiento, y propiedades de la carne, especialmente pH, contenido de humedad y grasa intramuscular.

2.3.3. Aroma y sabor Aunque el aroma y sabor característicos de la carne se desarrollen durante el cocinado, los precursores de los mismos están presentes en el músculo crudo, y derivan de los componentes minoritarios: lípidos, hidratos de carbono y otros compuestos proteicos hidrosolubles (aminoácidos, péptidos, nucleótidos) y vitaminas. En general, el

119

Capítulo 2.4.


sabor resulta de la suma de compuestos sápidos no volátiles, potenciadores del sabor y sustancias aromáticas volátiles. Los compuestos aromáticos y sápidos o sus precursores proceden, esencialmente, de las fracciones solubles de la carne. Entre las sustancias sápidas, cabe destacar los aminoácidos, las sales sódicas del glutámico y aspártico, péptidos de bajo peso molecular, nucleótidos y sus derivados, y algunos ácidos orgánicos como el láctico. Con el calentamiento surgen, según la especie animal de que se trate y el proceso culinario aplicado (cocción, asado, fritura, etc.), numerosos compuestos volátiles con diversos aromas. El efecto del cocinado depende de las diferentes concentraciones de los reactantes y de la intensidad del tratamiento térmico aplicado. Las diferencias en el aroma de la carne de diferentes especies están causadas en gran medida por la grasa, puesto que la carne magra calentada (vacuno, cerdo, oveja) tiene en todos los casos una nota aromática a vacuno. Los aromas específicos de especie aparecen cuando se añade el tejido adiposo. Así, el característico sabor “ácido sudoroso” del cordero y el carnero se deriva de los ácidos grasos ramificados, principalmente del metiloctanoico y metilnonanoico, que provienen del proceso metabólico en el rumen. Estos ácidos grasos no están presentes en una cantidad significativa en el vacuno. El aroma y sabor característico del pollo se ha atribuido a los aldehídos insaturados, producidos por oxidación del ácido linoleico, que está presente en una alta concentración en los fosfolípidos.

2.4. Calidad higiénica de la carne La carne de mamíferos y aves se ve alterada cuando los cambios organolépticos o sensoriales la convierten en inaceptable para el consumidor. Los factores asociados a la alteración o deterioro comprenden defectos de color y cambios de textura, aparición de olores extraños y de limosidad y cualquier otra característica que los haga indeseables para el consumo. Mientras la actividad enzimática del interior de la musculatura contribuye a los cambios que acaecen durante el almacenamiento, la alteración detectable organolépticamente generalmente resulta de la descomposición y de la formación de metabolitos, debido al desarrollo de microorganismos.

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Si bien se ha debatido sobre la esterilidad del tejido muscular, la facilidad relativa con que puede conseguirse en condiciones estériles sugiere que las poblaciones bacterianas de los músculos de los animales sanos, si es que están presentes, son muy bajas. Además, éstos son mesófilos, y su crecimiento se inhibe, incluso se detiene, a temperaturas de refrigeración. La contaminación superficial de la carne ocurre durante el sacrificio, carnización y otras manipulaciones posteriores. Una carne obtenida con buenas prácticas de fabricación puede tener, después del sacrificio y manipulaciones posteriores, una carga bacteriana inicial del orden de 103-104 u.f.c./cm2. Las zonas del animal más densamente colonizadas que pueden contaminar la carne son la piel, las pezuñas y el tracto gastrointestinal. El número y tipo de microorganismos existentes en estas zonas reflejarán tanto la microbiota propia del animal como la del ambiente. La piel del animal, por ejemplo, contendrá una población microbiana mixta de micrococos, estafilococos, pseudomonas, levaduras y mohos, y también organismos de procedencias tales como el suelo y las heces. Los organismos de origen fecal se encontrarán, sobre todo, en la piel de los animales de cría intensiva o de aquellos que han sido transportados o mantenidos en condiciones de hacinamiento. Las vísceras contienen un elevado número de microorganismos, incluso patógenos potenciales, por lo que se debe poner un gran cuidado para cerciorarse de que la canal no se contamina con contenido de las vísceras, sobre todo en la extracción del paquete gastrointestinal, por fuga desde el recto o desde el esófago. El predominio durante el deterioro de ciertos tipos de bacterias alterantes posiblemente es el resultado de su capacidad de utilizar los componentes de la carne, bajo ciertas condiciones de almacenamiento, y no el resultado de interacciones directas entre las propias especies competitivas. Está bien comprobado que la vida útil de la carne y otros tejidos perecederos se prolonga si se almacenan en refrigeración. La temperatura de almacenamiento influye en el tipo y velocidad de crecimiento de los microorganismos que se desarrollan y, en consecuencia, en sus formas de utilización del sustrato y en la producción de metabolitos. La alteración de la carne almacenada a temperatura ambiente se debe al desarrollo de mesófilos y especialmente de Clostridium perfringens y de los miembros de la familia Enterobacteriaceae. El


almacenamiento a temperaturas bajas inhibe el crecimiento de los mesófilos, permitiendo que los psicrotrofos se desarrollen y predominen en la microbiota alterante. Si se deseca la superficie de toda la canal o de las piezas cárnicas, se frena el desarrollo bacteriano, con lo que puede ocurrir la alteración fúngica. La alteración de las superficies de la carne con gran contenido de agua y mantenida a una humedad relativa alta, generalmente, se debe a la actividad bacteriana. En condiciones de almacenamiento aeróbico, la microbiota alterante está constituida fundamentalmente por especies de Pseudomonas, Alcaligenes, Acinetobacter, Moraxella y Aeromonas. Predominan fundamentalmente las Pseudomonas, debido a que pueden utilizar como nutrientes un gran número de sustancias de bajo peso molecular presentes en la carne y a que son las bacterias que, a temperaturas de refrigeración, presentan un valor de tiempo de generación más corto. La alteración de la carne refrigerada cursa con la aparición de olores anómalos, normalmente desagradables, cuando la tasa bacteriana llega a un valor de alrededor de 5 x 107 u.f.c./cm2, y con la aparición de sustancias viscosas, cuando dicha tasa alcanza o sobrepasa el nivel de 107 u.f.c./cm2. Son estos valores los que generalmente se admiten para definir una carne alterada, es decir, cuando se detectan los cambios organolépticos debidos a los metabolitos resultantes del crecimiento microbiano.

2.5. Hacia la obtención de una carne más sana: alimentos funcionales La carne y productos cárnicos constituyen una parte esencial de la dieta en los países desarrollados. Su consumo depende de varios factores, por una parte derivados de sus propias características (composición, atributos sensoriales, seguridad precio, etc.) y, por otra parte, de los consumidores (aspectos psicológicos, educacionales o relacionados con la salud, clima, situación económica, religión, etc.). Uno de los aspectos que más afecta a la imagen y que determina el consumo de carne es su percepción como alimento saludable. En los últimos años se han sucedido diversos acontecimientos que han causado una pérdida de

confianza por parte del consumidor y al mismo tiempo han supuesto una situación negativa para la industria cárnica, por ejemplo, la relación de ciertos tipos de carne con la obesidad, cáncer, hipertensión y enfermedades cardiovasculares, y, por otra parte, las crisis alimentarias debidas a la encefalopatía espongiforme bovina, la utilización de clenbuterol, o los piensos contaminados con dioxinas. Como se ha comentado anteriormente, la carne y los productos cárnicos son una importante fuente de proteínas, vitaminas y minerales, pero también contienen grasa, ácidos grasos saturados, colesterol, sal, etc. Para obtener una carne más sana, es necesario reducir o evitar la utilización de componentes no deseables y, al mismo tiempo, incrementar los niveles (de forma natural o mediante adición) de aquellas sustancias o componentes con efectos beneficiosos sobre la salud (ingredientes funcionales). Esencialmente, existen tres tipos de estrategias para alcanzar estos objetivos: la producción animal, la manipulación de materias primas de origen cárnico y la reformulación de productos cárnicos.

2.5.1. Modificaciones de la composición de la carne La composición de la canal y, por tanto, de las piezas cárnicas puede ser modificada con el fin de obtener un adecuado contenido de lípidos, perfil de ácidos grasos, vitamina E y, en menor grado, de proteínas. Mediante la selección de estirpes genéticas se han podido conseguir reducciones significativas en la cantidad de grasa total y un porcentaje más elevado de ácidos grasos insaturados. Por otra parte, ya se ha incidido en la composición de la dieta como factor determinante de la composición de la carne en monogástricos (cerdos, aves). No obstante, el aumento de ácidos grasos monoinsaturados en la carne incrementa la probabilidad de oxidación de la grasa, proceso que da lugar a efectos sensoriales indeseables. Para evitar estas consecuencias, se suele suplementar la dieta de estos animales con vitamina E. La actividad antioxidante de esta vitamina reduce la rancidez y ayuda a conservar el color deseable de la carne.

121

Capítulo 2.4.


2.5.2. Manipulación de materias primas cárnicas

El desarrollo de nuevos productos cárnicos está orientado, hoy en día, a satisfacer los deseos del consumidor, influenciado considerablemente por las tendencias de moda. En esta etapa es posible tanto reducir algunos de los componentes que normalmente se presentan en los productos cárnicos hasta niveles adecuados (p. ej., la grasa, colesterol, ácidos grasos saturados, sal, nitritos, etc.) como, por el contrario, incorporar ingredientes que promuevan o mejoren aspectos relacionados con la salud (funcionales), como la fibra, ciertas proteínas vegetales, ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados, antioxidantes, etc. Es importante tener en cuenta que los nuevos derivados cárnicos tienen que tener propiedades tecnológicas sensoriales y nutricionales adecuadas, ser seguros y saludables.

del producto cárnico no siempre produce una disminución en el contenido en colesterol del producto. Una de las principales estrategias para conseguirlo consiste en reemplazar la grasa y parte de las piezas magras cárnicas por otras materias primas de origen vegetal, que no contienen colesterol. Éste es el caso de las salchichas fabricadas con grasas vegetales (de girasol, oliva, etc.) y proteínas derivadas de la soja o del maíz. La reducción del sodio requiere la sustitución parcial de la sal añadida a los derivados cárnicos por otros componentes que tengan efectos similares en sus propiedades sensoriales, tecnológicas y microbiológicas. La sustitución total del cloruro sódico no es posible, pero la utilización de una combinación de sales de sodio, potasio y magnesio puede producir resultados satisfactorios. La adición de fosfatos reduce los efectos negativos de la falta de sal, ya que mejora las propiedades sensoriales y tecnológicas de estos productos cárnicos (aumenta la capacidad de retención de agua y de grasa). Además, la actividad antimicrobiana y antioxidante de los fosfatos promueve la estabilidad del producto. Es posible, mediante la adición de fosfatos, reducir la sal normalmente presente en un derivado cárnico hasta en un 50%. Otro de los componentes menos deseables de los productos cárnicos debido a su potencial riesgo para la salud son los nitritos. La formación de nitrosaminas cancerígenas depende de los niveles residuales de este aditivo en los productos cárnicos, aunque el mismo nunca puede ser totalmente eliminado, debido a la presencia en la carne de otros precursores de este compuesto, como las aminas o los aminoácidos. Por otra parte, es prácticamente imposible sustituir el nitrito por un único componente capaz de realizar sus mismas funciones en los productos cárnicos de manera tan efectiva, por lo que la única alternativa es incorporar varios agentes al mismo tiempo, que puedan fijar el color (colorantes como la eritrosina), proporcionar un sabor apropiado a producto curado (agentes quelantes y antioxidantes), y conseguir una acción sobre los microorganismos semejante a los nitritos (como el ácido ascórbico, los sorbatos, fumaratos, parabenos, e incluso el ácido láctico producido por bacterias).

2.5.3.1. Reducción de componentes indeseables

2.5.3.2. Incorporación de ingredientes funcionales

La disminución de la grasa mediante el incremento de la proporción del componente magro

La acción de los alimentos funcionales se basa en la incorporación a los mismos de ingredientes

Es posible la intervención en cualquier etapa del proceso de transformación de músculo en carne y durante la preparación de las piezas cárnicas, con el fin de modificar la composición y conseguir productos más sanos. Es evidente que uno de los principales objetivos es disminuir el contenido graso de las piezas comerciales, por lo que se han ideado distintos procedimientos que separan o extraen tanto la grasa visible externamente como la localizada en partes internas de difícil acceso. Uno de los métodos más empleados e inmediatos ha sido realizar recortes para eliminar la grasa externa e interna de la canal, aunque, debido a su coste y otras consideraciones, no siempre es factible. Por otra parte, existen técnicas fisicoquímicas que reducen el tamaño de partícula de la carne antes de su preparación (modificando el pH, mediante fuerzas iónicas, etc.) y posteriormente proceden a la extracción o separación basada en crioconcentración, centrifugación, decantación, etc.

2.5.3. Reformulación de los productos cárnicos

122


funcionales cuyos efectos beneficiosos para la salud han sido científicamente demostrados, fundamentalmente debido a su papel en el tratamiento y prevención de varias enfermedades o su impacto a largo plazo en el proceso de envejecimiento. Los principales grupos de ingredientes funcionales, tanto de origen animal como vegetal, son: fibra dietética; oligosacáridos; azúcares/alcoholes; aminoácidos, péptidos y proteínas; glucósidos; alcoholes; vitaminas; colina; bacterias acidolácticas; minerales; ácidos grasos insaturados; y otros no incluidos en las categorías precedentes como, por ejemplo, los antioxidantes. La incorporación de uno o más de estos grupos de ingredientes en la formulación de los productos cárnicos está siendo estudiada e incluso ya han sido comercializados en algunos casos. El empleo, en salchichas, de fibras procedente de cereales, remolacha, soja, manzana, guisante, etc., proporciona los efectos beneficiosos de la fibra dietética y, al mismo tiempo, mejora las propiedades tecnológicas del producto. La inulina o los polímeros de fructosa también se han añadido, debido a sus propiedades beneficiosas para la salud. La incorporación de derivados proteicos de origen vegetal en productos cárnicos se ha aprovechado para reducir costes de producción y para mejorar su valor nutritivo y propiedades saludables. Las proteínas de la soja son empleadas en el tratamiento y prevención de enfermedades cardiovasculares, el cáncer y la osteoporosis, así como en la mejora de los síntomas derivados de la menopausia. La proteína de girasol es rica en L-arginina, que, combinada con un bajo cociente L-lisina/L-arginina, es extremadamente útil en la prevención de la hipercolesterolemia y la agregación plaquetaria. Estas proteínas se han empleado en productos cárnicos, con el fin de reemplazar la grasa animal. Los microorganismos que se encuentran tradicionalmente en el proceso de fermentación de productos cárnicos son capaces de proporcionar efectos beneficios en la salud (reducción del colesterol, lucha contra patógenos entéricos, etc.). Así, se han empleado Lactobacillus casei y bifidobacterias en productos como el chorizo para mejorar la digestión, reducir la absorción de grasa y colesterol y promover la asimilación de nutrientes.

No obstante, es necesario tener en cuenta que la biodisponibilidad de estos componentes funcionales debe asegurarse, ya que puede verse modificada durante el procesado tecnológico y durante la comercialización del producto cárnico. Además, los niveles óptimos de ingrediente y las condiciones en que deben ser consumidos deben ser establecidos para asegurar los efectos beneficiosos para la salud.

3. Calidad y composición nutritiva del pescado y el marisco Los peces son animales habituados a vivir en el agua, dulce o salada, y que pueblan las tres cuartas partes de la tierra. Generalmente, son de forma fusiforme, están cubiertos de escamas, son vertebrados, su respiración es branquial y están dotados de aletas para realizar movimientos, proporcionados por sus masas musculares. La denominación genérica de pescado comprende los animales vertebrados comestibles marinos o de agua dulce (peces, mamíferos cetáceos y anfibios), frescos o conservados por distintos procedimientos. La clasificación del pescado en grandes grupos puede seguir criterios distintos como el esqueleto que posee, el medio de vida, su familia o, desde el punto de vista de su composición, el contenido lipídico (Tabla 8). Aunque la clasificación más correcta corresponde a su origen familiar (Tabla 9), el más extendido entre los consumidores y profesionales de la nutrición es el que hace referencia al medio de vida o su composición lipídica. En contraste con los animales terrestres, que suelen ser herbívoros, las especies de peces utilizadas como alimentos son carnívoras y su alimento básico, el plancton, masa marina formada por seres microscópicos, plantas o animales, se halla en aguas raras veces más profundas de 200 metros. El plancton con capacidad fotosintética se denomina fitoplancton, y las formas larvarias de los peces que se alimentan del fitoplancton constituyen el zooplancton. A su vez, el zooplancton constituye el alimento de ciertos peces adultos, que también a su vez son el alimento de peces adultos de mayor tamaño.

123

Capítulo 2.4.


Tabla 8. CLASIFICACIÓN GENERAL DEL PESCADO Según el medio de vida: • De agua dulce • De agua salada o mar • De hábitat combinado o mixto

Según su familia (sólo a modo de ejemplo): • Gádidos (cabeza grande y cuerpo alargado) • Pleuronectiformes (cabeza y cuerpo aplanados) • Escómbridos: cuerpo en forma de huso e irisado

Según el esqueleto: • Óseos • Cartilaginosos

Según su contenido en lípidos: • Magros (grasa < 2,5): lenguado, merluza, dorada o trucha • Semigrasos (grasa entre 2,5 y 6%): arenque, sardina o salmón • Grasos (grasa > 6%): atún o anguila

3.1. Especies de pescado más importantes en la alimentación humana. Algunos criterios de calidad y uso La mayoría de las especies comestibles son peces teleósteos y de origen marino, mientras que algunas especies están formadas por tejido cartilaginoso, como el esqueleto de los elasmobranquios, grupo al que pertenecen el tiburón y las rayas. En términos generales, se puede decir que, al hablar de la calidad del pescado, la primera aproximación que se realiza es su elección por sus características organolépticas y gastronómicas. En cierta medida, éstas están determinadas por la disponibilidad y tradición en su consumo. En este apartado se repasan brevemente las especies más pescadas y consumidas, aunque hay que matizar que, tal y como se verá, la denominación de un mismo pescado puede corresponder a distintas especies, todas ellas relacionadas y, en muchos casos, no totalmente diferenciadas en cuanto a su calidad. También hay que mencionar la aparición de nuevas especies comerciales que hasta ahora no han tenido interés pero que, por distintos motivos, están entrando en diferentes mercados. Entre los peces con esqueleto óseo, los cupleidos (arenques y sardinas) y los engráulidos (boquerones, anchoas o anchovetas) representan el 25% de la captura total mundial, a las que les siguen los gádidos (bacalao, merluza o eglefino), que alcanzan el 15%. De todos los cupleidos, las sardinas, cuya captura alcanza los 24 millones de toneladas anuales, son los más importantes. La sardina, como pescado de referencia, posee una talla

124

de 15-20 cm, tiene un cuerpo comprimido y vientre plateado, de apariencia aserrada, por llevar una serie de rebordes transversales, y su región dorsal es azulada. Estos cupleidos, al igual que los engráulidos, se agrupan en grandes cardúmenes. Dentro de la familia Engraulidae, las especies más conocidas son la Engraulis mordax o “anchoveta del Pacífico”, E. encrasicolus o “anchoveta europea”, y E. japonica o “anchoveta japonesa”. Los peces pertenecientes a la familia Gadidae, como los bacalaos, constituyen el segundo grupo en la captura mundial, alcanzando 13 millones de toneladas al año. Los llamados “bacalaos” pertenecen a 70 especies, entre las que se encuentran el Gadus macrocephalus o “bacalao del Pacífico” y el Gadus morhua o “bacalao del Atlántico”. Estos peces, que viven en el fondo del océano, se comercializan como “pescado blanco congelado”. Sus principales mercados son Estados Unidos, Europa y Japón, donde se consumen en forma de filetes o seco-salado. La familia Salmonidae incluye peces muy importantes para la industria pesquera. El género más importante es el Salmo, que incluye el “salmón del Atlántico”, la “trucha arco iris” y la “trucha cabeza de acero”. Algunas de las especies, como el salmón, desovan en agua dulce, van hacia el mar en la etapa juvenil para alimentarse y madurar, y regresan nuevamente al agua dulce para desovar, por lo que se colocan dentro del grupo de especies llamado “anádromas”. Entre los peces marinos de aguas superficiales de mares tropicales a templados, se encuentran las “caballas” y los “atunes”, que pertenecen a la familia Scombridae y nadan sobre las plataformas


Tabla 9. ALGUNAS DE LAS ESPECIES DE PESCADO MÁS COMUNES DE LA DIETA ESPAÑOLA POR SU NOMBRE COMÚN Y CIENTÍFICO Nombre común

Nombre científico

Anguila

Anguilla anguilla L.

Arenque

Clupea harengus L.

Atún

Thunnus thynnus L.

Bacalao

Gadus morhua L.

Besugo

Pagellus cantabricus Asso

Bonito

Sarda sarda Bloch

Boquerón

Engraulis encrasicholus L.

Caballa

Scomber scombrus L.

Cherne

Serranus aeneus Geoffr.

Cazón

Galeus galeus L.

Congrio

Conger conger L.

Dorada

Sparus aurata L.

Emperador

Luvarus imperialis

Gallo

Zeus faber

Hurta

Spatus caeruleostictus C. & V.

Jurel

Trachurus trachurus L.

Lenguado

Dolea spp.

Lubina

Dicentrarchus labrax

Merluza

Merluccius merluccius L.

Mero

Serranus cuaza L.

Palometa roja

Bweryx decadactylus C.

Pez espada

Trychiurus lepturus L.

Rape

Lophius piscatorius L.

Rodaballo

Scophtalmus maximus L.

Salmón

Salmo salar L.

Salmonete

Mullus sanmuletus L.

Sardina

Sardina pilchardus Walb.

Trucha de río

Salmo trutta fario L.

y el verano. Los peces más abundantes dentro de los Scombridae pertenecen al género Scomber, como la caballa del Japón o Scomber japonicus, y la caballa del Atlántico, S. scombrus. En Chile se localiza la caballa Scomber japonicus peruanus. De todos ellos, se capturan alrededor de 4 millones de toneladas anuales. Los atunes reúnen ejemplares desde 60 cm, como los “atunes pequeños”, del género Euthynnuss, y “grandes”, que llegan a medir más de 1 m de longitud, como el “barrilete “, Katsuwonus pelamis, el atún más común, que vive en las aguas tropicales y subtropicales de todos los océanos. El atún más grande es el “aleta azul”, Thunnus thynnus, que mide 3,5 m de longitud y pesa 800 kg, y vive en las costas del Atlántico y del Pacífico. Otra familia importante, la Pleuronectidae, incluye los “peces planos”, llamados pleuronectiformes, de cuerpo aplanado de lado a lado, con ambos ojos desplazados al lado derecho o al izquierdo, según la especie a la que pertenezcan. Viven en asociación estrecha con el fondo, y se les puede encontrar desde los trópicos hasta el Ártico. De esos peces se captura un millón y medio de toneladas anuales, siendo altamente estimados por el delicado sabor de su carne.

3.2. Estructura, composición química y valor nutritivo del pescado 3.2.1. Anatomía del músculo del pescado

Fuente: CAE.

continentales, realizando grandes migraciones. Son peces robustos en forma de torpedo, muy voraces, y tienen carne grasa de sabor agradable. Las “caballas” se parecen mucho a los atunes pequeños, alcanzan aproximadamente 60 cm de longitud, y sus principales pesquerías se localizan en el Atlántico norte, Pacífico norte, Mar Negro y algunas zonas del hemisferio sur. En estas áreas se congregan y migran hacia aguas más frías durante la primavera

La principal parte comestible del pescado está constituida por los músculos corporales de mayor tamaño, aunque, en menor cuantía, la piel y otros órganos, como el hígado y las gónadas, también son aptos para el consumo humano. La anatomía del músculo del pez difiere de la de los animales terrestres, puesto que carece del sistema conectivo (tendones) que conecta los conjuntos musculares al esqueleto del animal. En cambio, los peces tienen células musculares que corren en paralelo, ancladas al esqueleto y a la piel.

125

Capítulo 2.4.


En las principales especies existen cuatro músculos a ambos lados de la espina dorsal (dos ventrales y dos dorsales). Se hallan separados por fascias de tejido conectivo fibroso. Estos músculos, perfectamente individualizados entre los vertebrados superiores, son menos especializados entre los pescados. La musculatura parietal tiene gran importancia en la locomoción. Un tabique conjuntivo vertical paralelo al eje del cuerpo la divide en dos mitades (derecha e izquierda). De este tabique nacen, hacia ambos lados, unas láminas transversales (mioseptos) que se fijan al tegumento externo. Entre dos mioseptos sucesivos y el tegumento externo o piel, se encuentra la unidad muscular elemental o miómero (también denominado miotomo). El número de miotomos se corresponde con el de vértebras de la columna y forman un patrón de surcos perpendiculares al eje longitudinal del pez, desde la piel hasta la espina. Esta anatomía está idealmente adaptada para permitir la flexibilidad del músculo en los movimientos necesarios para que el pez se propulse a través del agua. En la mayor parte de las especies, suele existir una pared transversal o septum transversal que corta cada miómero en dos posiciones, la superior y la inferior, llamadas, respectivamente, porción epaxonal y porción hipaxonal. El tejido muscular del pez, como el de los mamíferos, está formado por músculos estriados. Generalmente, el tejido muscular del pez es blanco, pero, dependiendo de la especie, muchos presentan cierta cantidad de tejido oscuro de color marrón rojizo. El músculo oscuro se localiza exactamente debajo de la piel a lo largo del cuerpo del pez. La proporción entre músculo oscuro y blanco varía con la actividad del pez. En los pelágicos, que nadan más o menos en forma continua, como, por ejemplo, el arenque y la caballa, existe gran cantidad de músculo oscuro; sin embargo, en los peces demersales, que son aquellos que viven en el fondo del mar y se mueven sólo periódicamente, la cantidad de músculo oscuro es muy pequeña. La diferencia en la composición química de ambos tipos de músculos radica en el contenido de lípidos y hemoglobina, que es más cuantioso en el músculo oscuro. El músculo oscuro está diseñado para movimientos continuos, mientras que el claro se adapta a movimientos súbitos, fuertes y cortos. Además, la fuente principal de energía para generar ATP en el músculo blanco es el glucógeno, mientras

126

que en el músculo oscuro la energía puede ser obtenida también a partir de los lípidos.

3.2.2. Composición química del pescado y valor nutritivo Los principales componentes químicos de la carne del pescado son: agua, proteína y lípidos (Tabla 10). Estos componentes tienen máxima importancia en lo referente a su valor nutritivo, textura, características sensoriales y capacidad de almacenamiento. Los restantes componentes: hidratos de carbono, vitaminas y minerales, se hallan en menor cantidad, aunque a la vez juegan un papel esencial en la nutrición. El contenido en agua, lípidos y proteínas depende de diversos factores. Las fluctuaciones mayores y más espectaculares se refieren al contenido en agua y lípidos de las especies grasas. También existen diferencias significativas de la composición entre los diferentes músculos y órganos. Los músculos oscuros, por ejemplo, son especialmente ricos en cromoproteínas y contienen alrededor de 2-5 veces más lípidos que los músculos blancos. 3.2.2.1. Agua Los músculos de los peces invertebrados marinos contienen desde un 53% hasta un 96% de agua, dependiendo de la especie y del estado nutritivo. El agotamiento por hambre (corriente en peces durante el desove) consume las reservas energéticas de los tejidos y, como consecuencia, incrementa la cantidad de agua presente en la carne. Esta situación puede dar lugar a contenidos tan elevados que el pescado adquiera un aspecto gelatinoso, como en el caso de la platija americana. En condiciones normales, se puede considerar que el contenido acuoso oscila entre el 60 y el 80%, muy directamente relacionado con el contenido lipídico. 3.2.2.2. Lípidos Tal y como se acaba de mencionar, el contenido lipídico del pescado está inversamente relacionado con el acuoso, ya que los lípidos actúan como reserva, y se consume durante los distintos estados fisiológicos. Los lípidos se incluyen entre los componentes principales de los organismos marinos. Se concentran mayoritariamente en la capa grasa


Tabla 10. COMPOSICIÓN EN MACRONUTRIENTES DE ALGUNAS ESPECIES DE PESCADO Porción comestible (%)

Energía (kcal)

Proteínas (g)

Grasas (g)

Hidratos de carbono (g)*

Cazón (filete)

100

106

24,5

0,2

-

Atún enlatado en aceite

100

228

24,2

20,5

-

Pescado seco tipo bacalao

95

374

81,8

2,8

-

Cabrilla

51

87

20,1

0,1

-

Corvina

51

100

20,8

1,2

-

Mojarra

50

106

19,2

2,7

-

Bonito

51

138

23,5

4,2

-

Cherna

51

87

19,9

0,2

-

Lisa

51

98

20,6

1,1

-

Mero

51

78

18,0

0,1

-

Pargo

51

109

21,1

2,1

-

Especie

Robalo

51

94

20,0

1,0

-

Salmón enlatado

100

170

20,7

9,0

-

Sardina (en aceite)

100

310

20,6

24,4

0,6

*Inferior al 0,5%. Fuente: Belitz y Grosch, 1997.

subcutánea de los peces grasos y en el hígado de los peces magros, en el tejido muscular y en las gónadas maduras. Según el contenido en grasa de la porción comestible del pescado, éstos se clasifican de la siguiente manera: • Magros: con un contenido en grasa de hasta el 2,5% (merluza). • Semimagros o semigrasos: del 2,5 al 6% (jurel). • Grasos: del 6 al 25% (salmón). Las variaciones tanto cualitativas como cuantitativas de los lípidos se producen en función de factores como la especie, la edad, el sexo, la época estacional, etc. A menudo, dentro de ciertas especies, la variación presenta una curva estacional característica con un mínimo cuando se acerca la época del desove, tal es el caso del arenque y de la caballa. El contenido de grasa en el pescado, independientemente de que sea magro o graso, tiene consecuencias sobre las características tecnológicas post mortem. Los cambios que ocurren en el pescado magro fresco pueden ser anticipados

mediante el conocimiento de las reacciones bioquímicas en la fracción proteica, mientras que en las especies grasas deben incluirse los cambios en la fracción lipídica. Las implicaciones pueden ser una reducción en el tiempo de almacenamiento, debido a la oxidación lipídica, o deberán tomarse precauciones especiales para evitar este problema. Los lípidos presentes en las especies de peces óseos pueden ser divididos en dos grandes grupos: los fosfolípidos y los triglicéridos. Los fosfolípidos constituyen la estructura integral de la unidad de membranas en la célula, por lo cual se denominan lípidos estructurales. Además de fosfolípidos, las membranas también contienen colesterol, que contribuye a la rigidez de la membrana. Los triglicéridos son lípidos empleados para el almacenamiento de energía en depósitos de grasas, generalmente dentro de células especiales. La composición que exhiben los lípidos marinos en ácidos grasos es mucho más compleja que la de los lípidos en animales y plantas terrestres. Suelen ser ácidos monocarboxílicos de cadena recta, con un

127

Capítulo 2.4.


número par de átomos de carbono, siendo 3/4 partes del total de los mismos de mayor longitud que 18C. Son frecuentes los ácidos grasos de 14 a 22 átomos de carbono con un alto grado de insaturación. Así, por ejemplo, los ácidos grasos de 20 y 22 carbonos contienen 4, 5 e incluso 6 insaturaciones. El ácido graso específico del pescado es el 22:6 n-3, denominado docoxahexaenoico, DHA o “clupanodónico”. En la nutrición del hombre, algunos ácidos como el linoleico, y linolénico se consideran esenciales, pues no son sintetizados por el organismo, y en el pescado se encuentran presentes. La saturación es el resultado de la relación o la proporción de átomos de hidrógeno a átomos de carbono. Si todas las valencias disponibles de una cadena básica de carbono de ácido graso se llenan con hidrógeno, dicho ácido graso estará completamente saturado de hidrógeno. Si las valencias disponibles se utilizan para establecer un doble enlace entre los carbonos de la cadena básica, el ácido graso resultante será monoinsaturado (cuando es un solo doble enlace) o poliinsaturado (cuando son varios los dobles enlaces). Los ácidos grasos esenciales son los que el organismo no puede sintetizar y son aportados exógenamente. Su carencia da lugar a manifestaciones clínicas carenciales. Se consideran como esenciales los ácidos grasos poliinsaturados linoleico y α-linolénico (ver Capítulo 1.13). Al obtenerse de la dieta los ácidos grasos linoleico y el α-linolénico, pueden ser desaturados y elongados hasta convertirse en ácidos grasos de cadenas más largas y más altamente insaturados con 20 o más átomos de carbón y de 3 a 6 dobles enlaces. De éstos, el araquidónico y el docosahexaenoico son los más importantes, porque se encuentran en los lípidos estructurales de las membranas, particularmente de las membranas excitables del sistema nervioso central, tales como las terminales sinápticas y los elementos visuales de la retina. Los principales ácidos grasos poliinsaturados de origen vegetal son el linoleico (18:2 n-6) y el α-linolénico (18:3 n-3), los de origen marino, el eicosapentaenoico o EPA (20:5 n-3) y el docosahexaenoico o DHA (22:6 n-3), y de origen animal (terrestre) el araquidónico (20:4 n-6). Los ácidos grasos de la familia n-3 (dobles enlaces ubicados en el tercer átomo de carbono, a partir del grupo metilo) abundan en el pescado. De éstos, el EPA ha sido objeto de atención por parte de algunos científicos daneses, quienes encontra-

128

ron este ácido en la sangre y régimen alimenticio de un grupo de esquimales de Groenlandia, virtualmente libres de aterosclerosis. Este ácido es un factor antitrombótico extremadamente potente (ver Capítulos 1.4 y 4.19). Los ácidos grasos más frecuentes en el pescado son: • Palmitoleico 16:1 n.-7. • Gadoleico 20:1 n-9. • Cetoleico 22:1 n-9. • Selazólico 24:1 n-9. Los poliénicos más frecuentes son: • α-linolénico 18:3 n-3. • Araquidónico 20:4 n-6. • Cluplanodónico 22:6 n-3. 3.2.2.3. Pescados azules, ácidos grasos n-3 y salud Como se ha visto, desde el punto de vista nutricional, los pescados se clasifican, según su contenido en grasa (Tabla 11), en pescados grasos o azules, semigrasos, y magros o blancos. Durante mucho tiempo los pescados azules han sido menospreciados por su teórico papel negativo respecto a la hipercolesterolemia y alteraciones circulatorias en general. Sin embargo, se han investigado las propiedades beneficiosas para el ser humano de los ácidos grasos n-3, a raíz de descubrir que los esquimales y los japoneses, cuyo consumo de pescado es muy superior al de otras poblaciones, registran la tasa más baja de mortalidad por enfermedades cardiovasculares. Fue la American Heart Association (AHA), en su Science Advisory -Fish consumption, fish oil, lipids, and coronary heart disease, la que por primera vez describió importantes descubrimientos en los que se evidenciaban, mediante estudios clínicos controlados, los efectos beneficiosos de los ácidos grasos n-3 sobre la enfermedad cardiovascular preexistente, así como en individuos sanos. En la actualidad se han descrito nuevos efectos de los n-3 sobre el organismo que afectan a la función cardiaca, entre los que se incluyen efectos antiarrítmicos, hemodinámicas y función endotelial arterial, que ayudan a clarificar el mecanismo de acción (ver Capítulo 4.19). Los tres ácidos grasos n-3 más comunes son el α-linolénico, el EPA y el DHA. El efecto de estos ácidos grasos sobre los triglicéridos (disminuyéndolos) es importante, y probablemente excede la capacidad de muchos fármacos actuales. La exten-


Tabla 11. ESPECIES DE PESCADO SEGÚN EL CONTENIDO GRASO Graso o azul

Semigraso

Magro o blanco

Anguila Atún Bonito del norte Boquerón Caballa Estornino Jurel Palometa negra o japuta Salmón Sardina

Dorada Lubina Pez espada Salmonete Trucha

Acedía Bacaladilla Besugo Gallo Lenguado Merluza Rape Rodaballo

sión de este efecto es dosis-dependiente. No se ha establecido la dosis diaria óptima, pero parece que no sería menor de 2-3 g de ácidos grasos (EPA + DHA) diarios. Recientemente, la OMS ha establecido una ingesta mínima obligatoria de 150 mg/día. En 100 g de pescado cocinado hay entre 1, 3 y 2,1 g de ácidos grasos n-3, en función del tipo (caballa, salmón, arenque). El ácido graso EPA entra en los fosfolípidos de las membranas y compite con el araquidónico. Los compuestos eicosanoides se forman a partir del ácido graso EPA y el araquidonico. Ambos son precursores directos de los eicosanoides y, como el efecto de estos últimos sintetizados a partir del araquidónico o del EPA es con frecuencia diferente y antagónico, los niveles hísticos de lípidos en las proporciones de araquidónico/EPA son un determinante importante de los eventos mediados por los eicosanoides. Existen dos eicosanoides primordiales en la formación del coágulo sanguíneo: la prostaciclina PCI2 (sintetizada por las células endoteliales que revisten el interior de los vasos sanguíneos) y el tromboxano TXA2 (elaborado por las plaquetas). La prostaciclina dilata los vasos sanguíneos y es un antiagregante plaquetario; el tromboxano es un potente vasoconstrictor y causa agregación plaquetaria (ver Capítulo 1.4). Cuando el ácido graso EPA se encuentra en la dieta, compite y reduce el contenido de ácido graso araquidónico en los fosfolípidos de la membrana y, además, compite con el araquidónico como sustrato para la enzima ciclooxigenasa, que convierte estos ácidos grasos poliinsaturados en prostaciclina y tromboxano. Se inhibe el tromboxano TXA2 producido por las plaquetas a partir del ácido ara-

quidónico y sólo se producen pequeñas cantidades de tromboxano TXA3 fisiológicamente inactivo sintetizado a partir del ácido graso EPA. Hay poca o ninguna disminución de la PCI2 (elaborada por las células endoteliales) a partir del araquidónico, y una cantidad adicional de PCI3 fisiológicamente activa, sintetizada a partir del eicosapentaenoico (ver Capítulo 1.4). Estudios epidemiológicos a gran escala sugieren que individuos con riesgo de enfermedad coronaria cardiaca se ven beneficiados con el consumo de derivados de plantas y alimentos marinos con ácidos grasos n-3, aunque la ingesta ideal de los mismos no está determinada. Existen evidencias de estudios prospectivos que sugieren que los suplementos con EPA + DHA en el rango de 0,5-1,8 g/día disminuyen significativamente la mortalidad por alteraciones cardiacas y la mortalidad general. Adicionalmente, estos datos se encuentran avalados por la recomendación realizada por la AHA al incluir en las Dietary Guidelines, al menos, dos piezas de pescado por semana (principalmente pescado graso). La ingesta dietética de DHA y EPA disminuye los niveles de triglicéridos apreciablemente, disminuyendo el riesgo de enfermedad cardiovascular (ver Capítulo 4.19). En resumen, los efectos potenciales antiaterómicos de los ácidos grasos poliinsaturados n-3 se puede considerar que son: 1. Reduce la agregabilidad plaquetaria del tromboxano A2 e incrementa el efecto antiagregante de la prostaciclina. 2. Bloquea los estadios tempranos de la aterosclerosis por la disminución de la agregabilidad

129

Capítulo 2.4.


Tabla 12. CONTENIDO EN LÍPIDOS DE DIFERENTES PESCADOS (g/100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Lípidos totales

EPA

DHA

Total n-3

Sardina

12,0

1,05

1,29

3,12

Salmón

8,3

0,25

0,73

1,28

Esturión

7,2

1,40

0,57

2,56

Bacalao

0,73

0,08

0,23

0,32

Merluza

0,69

0,05

0,22

0,30

Lenguado

0,45

0,07

0,12

0,22

Pescados

EPA: 20:5 n-3; DHA: 22:6 n-3. Fuente: varias tablas de composición de alimentos.

plaquetaria y reduce los trombos plaquetarios en los sitios de daño o lesión endotelial. 3. La producción de leucotrienos se modifica para reducir la reacción inflamatoria en el sitio de la lesión vascular. 4. Aumenta la actividad fibrinolítica del plasma. 5. Disminuye la respuesta vasoespástica a las catecolaminas. 6. Reduce la viscosidad sanguínea y la tensión arterial es ligeramente disminuida. 7. Cambia favorablemente el perfil lipídico sanguíneo. 8. Contrarresta la respuesta vascular proliferativa al estímulo aterogénico al nivel de la lesión. Una dieta regular rica en n-3 es recomendable para la población en general (Tabla 12), pero existen determinados estratos poblacionales que deben poner especial cuidado en que su dieta incluya de forma suficiente la cantidad de n-3 que su organismo necesita. También las mujeres embarazadas deben poner especial cuidado en este sentido, y asegurarse una ingesta adecuada de ácidos grasos n-3. Las personas que consuman una dieta occidental típica, si no alcanzan la cantidad de n-3 necesaria, deben intentar modificarla tomando verduras, legumbres y pescado o, en su defecto, incorporando a su alimentación productos enriquecidos con ácidos grasos n-3. Pese a que la ingesta deseable de ácidos grasos n-3 varía en función del ciclo de vida de cada persona, los estudios epidemiológicos realizados aconsejan, de forma genérica, un consumo diario de pescado azul de 30-35 g/día. El consumo de n-3 deberá aumentarse en aquellas personas con alta ingesta de grasas saturadas y alto

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nivel de triglicéridos en sangre. En el caso de los lactantes, los expertos recomiendan que la ingesta de n-3 constituya hasta un 1% de la energía total, y un 1-1,5% en los niños (ver Capítulo 1.13). 3.2.2.4. Compuestos nitrogenados Están constituidos por compuestos nitrogenados proteicos y compuestos nitrogenados no proteicos. El contenido de ambas fracciones depende de la especie, siendo más constante el contenido en proteínas (aproximadamente 12-20%). Los teleósteos poseen menor concentración de compuestos nitrogenados totales que los elasmobranquios, y mientras que ambas fracciones son casi iguales en los elasmobranquios, en los teleósteos, por el contrario, la fracción proteica supera al nitrógeno no proteico. • Proteína: los músculos están constituidos por varios grupos de proteínas: - Las que forman la fracción sarcoplásmica (mioalbúmina, globulina y enzimas: 25-30% del total de las proteínas) que desempeñan las funciones bioquímicas en la célula. Están muy bien adaptadas y permiten distinguir entre diferentes especies de peces, dado que cada especie tiene su patrón de banda característico cuando son separadas mediante el método de enfoque isoeléctrico. - Las proteínas miofibrilares del sistema contráctil (actina, miosina, tropomiosina y actomiosina: 70-80% del contenido total de proteínas). Su composición en aminoácidos es muy semejante a las correspondientes del músculo de mamíferos, aunque su estructura conformacional es fácilmente modificada mediante cambios en el ambiente físico.


- Las proteínas de los tejidos conjuntivos (colágeno: 3% del total de las proteínas en teleósteos y cerca del 10% en elasmobranquios, comparado con el 17% en mamíferos), responsables de la integridad de los músculos. - También existen proteínas séricas (glicoproteínas), que funcionan como anticongelantes del plasma de los peces antárticos. Estas proteínas poseen en el plasma una estructura flexible y extendida que interfiere probablemente con la formación de la red cristalina de hielo. - Las proteínas del pescado contienen todos los aminoácidos esenciales y, al igual que las proteínas de la leche, los huevos y la carne de mamíferos, tienen un valor biológico muy alto. • Nitrógeno no proteico (NNP): - Aminas y óxidos de aminas: el óxido de trimetilamina (OTMA) es uno de los componentes nitrogenados no proteicos más abundantes en los peces. Oscila desde 40 mg hasta 1.500 mg en el tejido muscular de rayas y tiburones. Los teleósteos de agua dulce, sin embargo, contienen sólo cifras despreciables o nulas de OTMA. Aunque se han efectuado muchos trabajos sobre el origen y el papel del OTMA, queda todavía mucho por esclarecer. Se ha demostrado que este compuesto se forma por biosíntesis de ciertas especies de zooplancton. En los elasmobranquios, el OTMA parece desempeñar un papel en la osmorregulación, y ha sido demostrado que, al pasar pequeñas rayas por una mezcla de agua dulce y agua de mar (1:1), se produce una reducción del OTMA intracelular del orden del 50%. En los teleósteos, el papel del OTMA es más incierto. Durante el almacenamiento en refrigeración, la degradación bacteriana del OTMA origina trimetilamina (TMA), que es uno de los compuestos responsables del olor característico del pescado pasado. En estado de congelación, la degradación del OTMA origina dimetilamina y formaldehído, debido a la acción de los procesos de autólisis aséptica. - Aminoácidos libres: la histidina es uno de los aminoácidos libres más importantes, puesto que durante la degradación bacteriana se trasforma en histamina, amina biógena que produce reacciones alérgicas en algunos individuos. Su tasa es menor cuanto más clara es la carne. Así, las especies activas, veloces, con músculo oscuro como el atún y la caballa, tienen un alto contenido de histamina. También existen otros aminoácidos libres y péptidos, como la anserina (en el bacalao,

atún y salmón), la carnosina (en el esturión) y la taurina. - Creatina: cuantitativamente, el principal componente de la fracción NNP es la creatina. Cuando el pez está quieto, la mayor parte de la creatina es fosforilada y proporciona energía para la contracción muscular. - Nucleótidos: el músculo de pescado contiene 300 mg/kg de nucleótidos expresados como purinas. - Urea: en los peces cartilaginosos, la urea es el componente mayoritario de la fracción de NNP con 1,3-2,1 g/kg, convirtiéndose en amoniaco durante su almacenamiento. 3.2.2.5. Hidratos de carbono El contenido de hidratos de carbono en el músculo de pescado es muy bajo, generalmente inferior al 0,5%. Esto es típico del músculo estriado, en el cual este principio inmediato se encuentra en forma de glucógeno y como parte de los constituyentes químicos de los nucleótidos. Estos últimos son la fuente de ribosa liberada como consecuencia de los cambios autolíticos post mortem. 3.2.2.6. Vitaminas y minerales La cantidad de vitaminas y minerales es específica de la especie y, además, puede variar con la estación del año. Respecto a los minerales, la carne de pescado se considera una fuente valiosa de calcio (en torno a los 10-100 mg/100 g) y fósforo (con una media de 200-300 mg/100 g), así como de hierro y cobre. Los peces de mar tienen, lógicamente, un alto contenido en yodo. Se debe tener en cuenta que el contenido de sodio en la carne de pescado es relativamente bajo (siempre que sea como filete de pescado fresco), lo cual le hace apropiado para regímenes alimenticios de tal naturaleza. El contenido en sodio de los filetes frescos oscila entre 20 y 140 mg/100 g de porción comestible. Además, el pescado es fundamentalmente una buena fuente de potasio (200-400 mg/100 g). En general, la carne de pescado es una buena fuente de vitaminas del grupo B y, en el caso de las especies grasas, también de vitaminas A y D. De todas las vitaminas del grupo B, destacan tiamina (B1), riboflavina (B2) y niacina (B3). Otra de las vitaminas destacadas del grupo B es la B12, sobre todo en especies cupleidas (sardina, arenque) o engráulidos.

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Capítulo 2.4.


En el caso de las vitaminas liposolubles, se acumulan en órganos como el hígado, frente al existente en la grasa intramuscular. Éste es el caso de la vitamina A del arenque: hasta 3.000 μg/g en hígado frente a 44 μg/100 g en grasa intramuscular. En este sentido, una de las especies de mayor contenido es la anguila, que posee valores medios de retinol total de 100 μg/100 g, aunque aumenta con la madurez, con lo que se han observado valores de hasta 2.500 μg/100 g. El caso de la vitamina D no es tan abundante (como ejemplo, valores medios de 4,9 μg de vitamina D/ 100 g, que llegan a 120 en 100 g de aceite de anguilas), y tampoco lo es el de la vitamina E (2,6 μg/g) en anguila o sardina. No obstante, la variabilidad está determinada por el estado fisiológico del pescado.

3.3. Procesos de autólisis y degradación bacteriana 3.3.1. Cambios autolíticos producidos por enzimas tisulares Cuando el pescado muere, el suministro de oxígeno al tejido muscular se interrumpe, porque la sangre deja de ser bombeada por el corazón y no circula a través de las branquias, donde, en los peces vivos, es enriquecida con oxígeno. Dado que el oxígeno no está disponible para la respiración normal, se restringe la producción de energía a partir de los nutrientes ingeridos. A partir de este momento, la célula comienza una serie nueva de procesos caracterizados por la glucogenólisis y la degradación de compuestos ricos en energía. 3.3.1.1. Procesos de autólisis en los hidratos de carbono El primer proceso de autólisis en el músculo del pescado engloba los hidratos de carbono y los nucleótidos. Durante un corto periodo de tiempo, la célula muscular continúa su proceso normal fisiológico, pero pronto se detiene la producción de ATP. En el organismo vivo, el ATP se forma por la reacción entre ADP y creatina fosfato (CP). Esta última molécula es una reserva energética rica en fosfato que se encuentra en la célula muscular. Cuando las reservas de CP cesan, el ATP se regenera a partir de ADP por refosforilación durante la glucogenólisis. Tras la muerte, la regeneración cesa y el ATP se degrada rápidamente, sin volver

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a formarse de nuevo, ya que el proceso de catabolismo del glucógeno de forma anaeróbica es muy ineficiente en cuanto a producción de energía, y se obtienen únicamente 2 moles de ATP por cada mol de glucosa, en comparación con los 36 moles de ATP producidos por cada mol de glucosa oxidados aeróbicamente. Cuando los niveles de ATP caen por debajo de 1,0 μmol/g de tejido, se instaura el proceso de rigor mortis. La glucólisis post mortem resulta en la acumulación de ácido láctico, con la concomitante disminución del pH en el músculo. Por lo tanto, cuanto mayor sea la concentración de glucógeno en el músculo del pescado, menor será el pH final. En general, el músculo del pescado contiene cantidades relativamente bajas de glucógeno, comparado con los mamíferos terrestres, por lo que el pH final post mortem es mayor. Esto hace que el pescado sea más susceptible al ataque microbiano. Sin embargo, existen grandes variaciones en el contenido de glucógeno según las diferentes especies. Por ejemplo, en el atún existen concentraciones similares a los mamíferos. Como regla general, los pescados bien reposados y bien alimentados contienen más glucógeno que los exhaustos y hambrientos. Además, se encuentra más glucógeno en el músculo oscuro. En el pez en situaciones de estrés, el glucógeno se utiliza rápidamente. La disminución del pH causa una reducción de la carga neta de la superficie de las proteínas musculares, produciendo desnaturalización parcial y disminuyendo su capacidad de enlazar agua. La pérdida de agua tiene un efecto perjudicial en la textura del músculo, por lo que el pescado en estado de rigor mortis es particularmente inadecuado para el procesado. 3.3.1.2. Procesos de autólisis en los nucleótidos El reblandecimiento (relajación) del tejido muscular tras el rigor se cree que está relacionado con la activación de una o más enzimas musculares presentes en el pescado, las cuales digieren ciertos componentes del complejo rigor mortis. El ATP se degrada a adenosina difosfato (ADP), adenosina monofosfato (AMP), inosina monofosfato (IMP), inosina (Ino) e hipoxantina (Hx). El proceso autolítico mencionado se produce de igual forma en todos los pescados, pero la velocidad varía enormemente entre diferentes especies. Sin embargo, para algunos moluscos se ha comproba-


do que la vía principal incluye la adenosina en vez del IMP. Como la autólisis siempre sigue el mismo curso en todos los pescados, la determinación de la Hx ha sido utilizada como criterio para determinar el grado de frescura. Sin embargo, existen especies que acumulan inosina en vez de hipoxantina (tal es el caso de la caballa). Para establecer de manera más satisfactoria el grado de frescura, se ha considerado el llamado valor K. Este valor expresa la relación entre inosina e hipoxantina frente al total de los compuestos relacionados con el ATP. El pescado muy fresco, por lo tanto, tiene valores bajos de K, que gradualmente se incrementa según el tipo de especie. En realidad, sólo la hipoxantina tiene un efecto directo en el sabor amargo percibido en el pescado deteriorado. Actualmente, se considera que el IMP es responsable del deseable sabor a pescado fresco, sólo presente en los productos pesqueros de alta calidad. 3.3.1.3. Cambios en las proteínas Los cambios autolíticos en las proteínas son mucho menos pronunciados que en los nucleótidos. Muchas proteasas han sido aisladas del músculo de los pescados, y el efecto de la descomposición proteolítica está generalmente relacionado con un extenso ablandamiento del tejido. Las catepsinas son las enzimas más importantes del músculo. Son hidrolíticas y la mayor parte de ellas se localizan en los lisosomas. La catepsina D es la más importante, ya que puede iniciar la degradación de las proteínas endógenas de la célula a péptidos. Éstos pueden ser posteriormente degradados por otras catepsinas (A, B y C). La catepsina D tiene actividad óptima a pH 4, pero puede operar en un rango de pH de 2 a 7; sin embargo, el resto de las catepsinas presentan actividad en un rango relativamente estrecho de pH, demasiado bajo para tener significado fisiológico. Las catepsinas están generalmente inactivas dentro del tejido vivo, pero son liberadas dentro de los fluidos celulares tras abuso físico o congelación y descongelación del pescado. Además de las catepsinas, existen otras proteasas como las carboxipeptidadas A y B, quimiotripsina y tripsina en la carne del pescado. Pero quizá se debe destacar la presencia de las denominadas “calpaínas” o “factor activado por calcio”, que son un grupo de proteasas intracelulares que han sido recientemente asociadas a la autólisis del músculo de pescado

y crustáceos, y también de las carnes rojas de mamíferos. Son endopeptidasas intracelulares, cisteína y calcio dependientes, responsables de la digestión de las proteínas de la línea Z de las miofibrillas, degradando miosina. Son activas a pH fisiológico, y son mucho más activas a bajas temperaturas que las calpaínas de los mamíferos, lo cual hace razonable sospechar su importancia en el ablandamiento del pescado durante el almacenamiento refrigerado. 3.3.1.4. Cambios autolíticos producidos por enzimas digestivas Las enzimas del tracto gastrointestinal juegan un papel importante en la autólisis del pescado no eviscerado. Durante periodos de alimentación abundante, el vientre de ciertos pescados (caballa, arenque) es muy susceptible a la degradación y puede explotar tras pocas horas de su captura. Todavía no se conoce explicación cierta para este fenómeno, pero se sabe que el tejido conectivo es más débil si el pH es bajo, y que este pH es bajo cuando se capturan los peces durante épocas de alimentación abundante. Se asume, por tanto, que las enzimas digestivas son más vigorosas durante estos periodos. Las proteasas digestivas más importante son las proteasas semejantes a la tripsina, localizadas en el ciego, y la catepsina D, así como otras enzimas semejantes a la pepsina localizadas en la pared estomacal. Estas enzimas rompen las proteínas en péptidos de gran tamaño, que posteriormente serán degradadas por diferentes exopeptidasas. La actividad de estas enzimas digestivas es mayor a pH ácido. 3.3.1.5. Cambios autolíticos durante el almacenamiento en congelación La degradación del óxido de trimetilamina (OTMA) es debida usualmente a la acción bacteriana, pero en algunas especies existe una enzima presente en el músculo capaz de desdoblar este compuesto en dimetilamina (DMA) y formaldehído. Este proceso tiene una importancia limitada en pescado refrigerado, ya que las bacterias descomponen el OTMA a TMA mucho más rápido. Cuando el crecimiento bacteriano está inhibido, por ejemplo, durante la congelación, la formación de DMA y formaldehído es mucho mayor. Este formaldehído puede causar desnaturalización, cambios en la textura y pérdida de la capacidad de captación del agua. La

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Capítulo 2.4.


Tabla 13. SUSTRATOS NITROGENADOS DEL PESCADO Y COMPUESTOS MÁS IMPORTANTES DE LA DEGRADACIÓN BACTERIANA QUE DETERMINAN SU CALIDAD Sustrato

Compuestos producidos por la acción bacteriana

Óxido de trimetilamina (OTMA)

Trimetilamina (TMA)

Cisteína

Sulfuro de hidrógeno

Metionina

Metilmercaptano, dimetilsulfuro

Hidratos de carbono y lactato

Acetato, CO2, H2O

Inosina, IMP

Hipoxantina

Aminoácidos (glicina, serina, leucina)

Ésteres, cetonas, aldehídos

Aminoácidos, urea

Amoniaco

IMP: inosina 5’ monofosfato.

enzima responsable del endurecimiento inducido por el formaldehído es la OTMA-asa u OTMA dimetilasa, y se encuentra más comúnmente en peces gádidos. Generalmente, estas enzimas se tornan más activas cuando el tejido de la membrana es roto por la congelación. El medio más práctico para prevenir la producción autolítica de formaldehído es almacenando el pescado a temperaturas < -30 ºC, a fin de minimizar las fluctuaciones de temperatura en el almacenamiento, y evitando la manipulación tosca o la aplicación de presión física sobre el pescado antes de congelar.

3.3.2. Cambios producidos por el crecimiento bacteriano Los microorganismos se encuentran en todas las superficies externas (piel y agallas), así como en el intestino del pescado vivo o recién capturado. Su número varía considerablemente según el medio en el que vivan. La microbiota predominante son los aerobios o anaerobios facultativos psicrotrofos, Gramnegativos, como Pseudomonas, Alteromonas, Moraxella, Acinetobacter, Achromobacter y Flavobacterium; sin embargo, en peces de aguas tropicales crecen bacterias Gram-positivas como Micrococcus y Bacillus. Los hidratos de carbono (lactato y ribosa) y fragmentos de nucleótidos son sustratos disponibles para las bacterias junto con el resto de la fracción de NNP. Para microorganismos aeróbicos, la completa oxidación de la glucosa produce mucha más energía que la fermentación anaeróbica.

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La oxidación de una molécula de glucosa produce 36 moles de ATP, mientras que en la vía anaeróbica, para formar ácido láctico, solamente se producen 2. El crecimiento aeróbico inicial en pescado es dominado por bacterias que utilizan hidratos de carbono como sustrato y oxígeno como aceptor terminal de electrones, con la concomitante producción de anhídrido carbónico y agua. El OTMA se reduce a TMA por bacterias típicas del ambiente marino, produciendo un desagradable olor a “pescado” (Tabla 13). Este último constituye el principal componente de las bases volátiles totales en el pescado deteriorado. En etapas posteriores, se forma amoniaco a partir de la TMA. Una pequeña parte se produce durante la autólisis, pero principalmente se obtiene de la desaminación de los aminoácidos. Una considerable cantidad se forma en los elasmobranquios durante el almacenamiento, debido a que esta carne es rica en urea, que es descompuesta por las bacterias en CO2 y NH3. El marisco es generalmente más susceptible a la degradación bacteriana que el pescado, pues contienen gran cantidad de fosfato de arginina. El fosfato de arginina se desfosforila por autólisis, y muchas bacterias son capaces de desaminar la arginina a ornitina, que posteriormente se descarboxila a putresceína. En muchas especies de pescado, el desarrollo de la TMA es paralelo a la producción de hipoxantina. La hipoxantina puede ser formada por la descomposición autolítica de nucleótidos, pero también puede ser formada por bacterias. La tasa de formación por la acción bacteriana es mayor que por autólisis.


Generalmente, muchos de los olores relacionados con la alteración del pescado son productos de degradación de los aminoácidos (Tabla 13). Principalmente son compuestos azufrados, volátiles, como el H2S, que se produce a partir del aminoácido cisteína. De esta forma, el sulfuro de hidrógeno, compuesto típico del deterioro del bacalao almacenado aeróbicamente en hielo, no se produce durante el deterioro del pescado empacado en CO2. El metilmercaptano y el dimetilsulfuro son formados a partir del otro aminoácido azufrado, la metionina. Estos compuestos, que no se forman en el músculo estéril, se aprecian organolépticamente incluso a niveles de ppb, por lo que pequeñas cantidades tienen un considerable efecto sobre la calidad del pescado.

3.3.3. Oxidación e hidrólisis de lípidos Los cambios más importantes que tienen lugar en la fracción lipídica son procesos oxidativos de naturaleza química; sin embargo, la actuación de enzimas tanto tisulares como bacterianas también juega un importante papel. En el pescado graso en particular, estos cambios originan serios problemas en la calidad al aparecer sabores y olores a rancio, así como decoloración. Se producen dos tipos de enranciamiento: • Autooxidación, reacción que engloba el oxígeno y los ácidos grasos insaturados. • Autólisis lipídica, que es una hidrólisis enzimática que da lugar a glicerol y ácidos grasos libres. 3.3.3.1. Autooxidación La gran cantidad de ácidos grasos poliinsaturados presente en los lípidos del pescado les hace altamente susceptibles a la oxidación mediante un mecanismo autocatalítico. El proceso es iniciado mediante la escisión de un átomo de hidrógeno del átomo de carbono central de la estructura pentahédrica presente en la mayoría de las cadenas acilo de los ácidos grasos con más de un doble enlace. Al contrario que la molécula nativa, el radical lipídico reacciona muy rápidamente con el oxígeno atmosférico, formando un radical peróxido, el cual puede nuevamente escindir un hidrógeno de otra cadena de acilo, produciendo un hidroperóxido y un nuevo radical lipídico. Esta propagación continúa, hasta que uno de los radi-

cales es eliminado mediante la reacción con otro radical o con un antioxidante del cual resulta un radical mucho menos reactivo. Los hidroperóxidos, producidos en cantidades relativamente grandes durante la propagación, son insípidos, pero continúan dividiéndose, catalizados por iones de metales pesados, hasta la formación de cadenas carbonadas más cortas, productos secundarios de la autooxidación. Estos productos secundarios (aldehídos, cetonas, alcoholes, pequeños ácidos carboxílicos) originan un extenso espectro de olores, y en algunos casos decoloración amarillenta. El proceso de oxidación puede ser iniciado y acelerado por el calor, la luz (sobre todo, rayos UV), y otras sustancias orgánicas e inorgánicas como el hierro. Sin embargo, la célula viva posee algunos mecanismos de protección dirigidos contra los productos de la oxidación lipídica. Existe una enzima, la glutatión peroxidasa, que reduce los hidroperóxidos en las membranas celulares al correspondiente compuesto hidroxílico. Esta reacción cesa cuando el pez muere. Las membranas también contienen un compuesto fenólico (vitamina E), el cual es considerado como el más importante antioxidante natural. Otros compuestos, como, por ejemplo, los carotenoides, pueden también funcionar como antioxidantes, y la vitamina C y el ácido cítrico previenen la oxidación inactivando los iones metálicos. El humo de la madera contiene fenoles, los cuales pueden penetrar en el pescado durante el ahumado y proporcionar de esta forma protección frente a la rancidez. 3.3.3.2. Autólisis lipídica Este tipo de degradación de los lípidos se produce por la actividad lipolítica (hidrólisis lipídica) y, en el caso de descomposición de ácidos grasos, actividad lipooxidativa. La hidrólisis de los lípidos puede ser catalizada por enzimas microbianas y endógenas. El primer paso de esta reacción es la hidrólisis y rotura de los triglicéridos en glicerol y ácidos grasos libres. Durante el almacenamiento en frío del pescado eviscerado, esta hidrólisis es de menor importancia; sin embargo, se forman considerables cantidades de ácidos grasos libres durante el almacenamiento del pescado sin eviscerar y a elevadas temperaturas. Los ácidos grasos libres son el sustrato de lipooxidasas bacterianas que degradan a aldehídos y cetonas que producen aromas rancios.

135

Capítulo 2.4.


3.4. Modificaciones organolépticas Los cambios sensoriales son los que se perciben a través de los sentidos, por ejemplo, apariencia, olor, textura y sabor. Los primeros cambios sensoriales del pescado durante el almacenamiento están relacionados con la apariencia y la textura. El sabor característico de las especies normalmente se desarrolla durante los dos primeros días de almacenamiento en hielo. El cambio más dramático es el ataque del rigor mortis. Inmediatamente después de la muerte, el músculo del pescado está totalmente relajado, la textura flexible y elástica generalmente persiste durante algunas horas y, posteriormente, el músculo se contrae. Esta condición se mantiene durante uno o más días, y luego se relaja nuevamente y recupera la flexibilidad, pero no la elasticidad previa al rigor. Durante el almacenamiento, los cambios organolépticos se siguen sucediendo según las fases siguientes: • Fase 1: el pescado es muy fresco y tiene un sabor a algas marinas, dulce y delicado. El sabor puede ser ligeramente metálico. El bacalao, el eglefino, la merluza y el lenguado tienen un sabor dulce más pronunciado a los 2-3 días de la captura. • Fase 2: hay una pérdida del olor y del gusto característicos. La carne es neutral, pero no tiene olores extraños. La textura sigue siendo agradable. • Fase 3: aparecen signos de deterioro y, dependiendo de la especie y del tipo de deterioro (aeróbico o anaeróbico), se producen una serie de compuestos volátiles de olor desagradable. Uno de estos compuestos es la TMA, que desprende un olor a “pescado” muy característico. Al inicio de esta fase pueden aparecer olores y sabores ácidos, afrutados y ligeramente amargos, especialmente en peces grasos. En los últimos estadios de esta fase se desarrollan olores nauseabundos, dulces, como a col, amoniacales, sulfurosos y rancios. La textura se torna suave y aguada, o dura y seca. • Fase 4: el pescado puede tornarse deteriorado y pútrido.

3.5. Cambios físicos en el músculo del pescado

de ácido láctico en procesos post mortem, el pH disminuye gradualmente dentro del primer día después de la muerte. Durante los cambios post mortem, el pH es más o menos constante o ligeramente superior, debido a la formación de compuestos básicos. El pH post mortem inicial varía con la especie, la forma de pesca y la estación. El método de pesca no parece influir en el pH post mortem final, ya que el músculo del pescado no está muy vascularizado y el ácido láctico que se forma tras la lucha durante la captura no se elimina del músculo. Por lo tanto, la misma cantidad del ácido láctico se acumula en el músculo. La variación en la estación está relacionada con las reservas energéticas del pescado (glucógeno hepático y muscular). Gran parte del glucógeno, sin embargo, se hidroliza a glucosa tras la muerte, por lo que no existe correlación directa entre el contenido en glucógeno y el pH post mortem. Muchas preguntas quedan todavía por contestar. El pH post mortem es el factor que más influye en la textura de la carne y en el grado de ruptura del tejido conectivo del miosepto (gaping). Mínimos cambios en el pH implican efectos drásticos en las propiedades del tejido conectivo. Además, el fenómeno de gaping es más pronunciado si el pescado está congelado.

3.5.2. Cambios en el potencial de óxido reducción En el pescado recién capturado, el potencial de óxido reducción (Eh) es positivo en el músculo del pescado. Cuando se considera organolépticamente inaceptable, el Eh desciende rápidamente y permanece negativo en etapas posteriores. Parece ser que existe una estrecha relación entre la presencia de OTMA y este Eh. El potencial cae paralelamente a la reducción de OTMA a TMA, mientras que, en las vísceras, es negativo tras la captura, ya que existen sólo trazas de OTMA en ellas.

3.5.1. Cambios en el pH

3.6. Análisis sensorial. Categorización del grado de frescura según parámetros sensoriales

Como se ha mencionado, el pH del músculo del pescado vivo es casi neutro. Debido a la formación

Con este método se evalúan los atributos sensoriales de apariencia, textura, olor y sabor de las

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muestras de pescado, utilizando los órganos de los sentidos. Este método da idea del grado de frescura o de alteración, de una forma general. Durante los últimos años se han desarrollado muchos esquemas para el análisis sensorial del pescado crudo. Hoy en día, en Europa, el método más comúnmente usado descrito en el Reglamento (CE) N.° 2406/96 del Consejo, de 26 de noviembre de 1996, por el que se establecen normas comunes de comercialización para determinados productos pesqueros. Según este esquema existen tres niveles de calidad: “extra”, “A” y “B” para pescados blancos, pescados azules, elasmobranquios, cefalópodos y cigalas; donde “extra” corresponde a la mayor calidad, y por debajo del nivel B el producto no es apto para consumo humano. Las quisquillas se clasifican en “extra” o “A”. Los baremos de clasificación de frescura aplicables según los distintos grupos de productos se relacionan en la Tabla 14. Se consideran, a continuación, únicamente los baremos aplicables al pescado blanco y al pescado azul.

3.7. Pescado y dieta El pescado es un alimento esencial de la dieta en España -que es el segundo mayor consumidor del mundo por habitante- y otros países de habla hispana. Junto a la tradición gastronómica característica de la dieta mediterránea, hay que sumar las ventajas nutricionales. Esta tradición en el consumo de pescado se ve reforzada al contar con un mercado suficiente y variado, y con una disponibilidad de casi todas las especies a lo largo de todo el año. No obstante, los hábitos de consumo derivados de los estudios del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación detectan un descenso de pescado en la dieta española, especialmente en la de los jóvenes. En términos generales, se pueden resumir los aspectos positivos que justifican el consumo de pescado en los tres siguientes: • Su alta utilización, llegando a ser consumible hasta el 98% de la ración limpia. • Poseen un elevado contenido en proteínas (15-27%), de muy alta digestibilidad, ya que poseen escaso tejido fibroso o conectivo y proteínas de fácil asimilación. • Es una fuente importante de calcio, hierro y flúor, y son ricos en otros minerales, esenciales

para la actividad vital, como el fósforo, el potasio, el magnesio o el yodo. • En el caso del pescado blanco, se puede utilizar para suavizar el contenido calórico de la dieta, y en el del pescado azul, aporta ácidos grasos poliinsaturados que permiten con su consumo regular ciertos factores relacionados con las enfermedades cardiovasculares (ver apartado 3.2.2.3). En cuanto a la frecuencia de consumo, lo recomendado son 4-5 raciones semanales en cantidades que oscilan desde los 100 g en los niños, a los 300 g en los adultos (se entiende peso total, incluidos desperdicios). Para su consumo se debe tener en cuenta la estacionalidad de los mismos. También se ha de tener en cuenta la época del año a la hora de consumir el mejor pescado. La mayoría, como lenguado, merluza, lubina, rape, breca y rodaballo, se pueden encontrar durante todo el año, aunque otros son de temporada, como el salmón (de febrero a julio), el mero (de mayo a julio), el boquerón (de abril a julio), la sardina (de abril a octubre), la trucha (de mayo a agosto), el bonito (de junio a octubre), la caballa (de marzo a octubre), el jurel y el lenguado (de diciembre a mayo-junio), el gallo (de abril a noviembre) o la merluza (de mayo a octubre).

3.8. Marisco: valor nutritivo y calidad de moluscos y crustáceos 3.8.1. Clasificación de los principales grupos de marisco. Algunos criterios de calidad y uso Según el Capítulo XIII del Código Alimentario Español, la denominación genérica de “mariscos” comprende los animales invertebrados comestibles, marinos o continentales (moluscos y crustáceos), frescos o conservados por distintos procedimientos autorizados. Dentro de ellos conviene diferenciar los que son de interés para la alimentación humana. El nombre de molusco viene de “blando”. Su cuerpo lo es y, por ello, necesitan una concha para defenderse tanto de sus enemigos como de la desecación cuando están fuera del agua. Su cuerpo se encuentra dentro de una cavidad formada por dos piezas duras (compuestas de sales de calcio y tapizadas de nácar y llamadas valvas). A veces, la concha es interna, como en el caso del calamar, y otras veces,

137

Capítulo 2.4.


Tabla 14. BAREMOS DE CLASIFICACIÓN DE FRESCURA APLICABLES AL PESCADO BLANCO Y AL PESCADO AZUL

Pescado blanco

Criterios Categoría de frescura Extra

A

No admitidos

Piel

Pigmento vivo y tornasolado (excepto gallineta) u opalescente; sin decoloración

Pigmentación viva pero sin brillo

Pigmentación en fase de decoloración apagada

Pigmentación apagada

Mucosidad cutánea

Acuosa, transparente

Ligeramente turbia

Lechosa

Gris amarillenta, opaca

Ojo

Convexo, pupila negra y brillante

Convexo, ligeramente Plano; córnea hundido; pupila negra opalescente; apagada; córnea pupila opaca ligeramente opalescente

Cóncavo en el centro, pupila gris; córnea lechosa

Branquias

Color vivo; sin mucosidad

Menos coloreadas, mucosidad transparente

Color marrón/gris decolorándose; mucosidad opaca y espesa

Amarillentas; mucosidad lechosa

Peritoneo (en el pescado eviscerado)

Liso; brillante; difícil de separar de la carne

Un poco apagado; puede separarse de la carne

Grumoso; fácil de separar de la carne

No adherente

Olor de las branquias y de la cavidad abdominal • Pescado blanco excepto platija • Platija

• A algas marinas

• Ausencia de olor a algas, olor neutro • A aceite; a algas marinas o ligeramente dulzón

• Fermentado; • Agrio ligeramente agrio • A aceite; fermentado, • Agrio mohoso, un poco rancio

Carne

Firme y elástica; superficie lisa

Menos elástica

Ligeramente blanda (flácida), menos elástica; superficie cérea (aterciopelada) y opaca

• A aceite fresco; a pimienta; olor a tierra

como en el pulpo, carecen de ella. Existen más de 90.000 especies. Existen cinco clases de moluscos, de las cuales interesan tres: • Los gasterópodos o univalvos (lapas, bígaros, cañaíllas…). • Los lamelibranquios o bivalvos (almejas, mejillones, navajas, coquinas, ostras, vieiras). • Los cefalópodos (decápodos, como los calamares, sepia o pota y octópodos como el pulpo).

138

B

Blanda (flácida); las escamas se desprenden fácilmente de la piel, superficie algo arrugada

Los crustáceos son artrópodos esencialmente acuáticos, provistos de apéndices articulados. El cuerpo está envuelto en una coraza impregnada casi siempre de sales calcáreas. En los crustáceos de gran tamaño esta coraza es muy resistente. Los segmentos de la cabeza y, en parte, los del tórax forman un céfalo-tórax. Los crustáceos de mayor interés, desde el punto de vista comestible, tienen diez patas torácicas, por lo que se les conoce como decápodos.


Tabla 14. BAREMOS DE CLASIFICACIÓN DE FRESCURA APLICABLES AL PESCADO BLANCO Y AL PESCADO AZUL (cont.)

Pescado azul

Criterios Categoría de frescura Extra

A

B

No admitidos

Piel

Pigmentación tornasolada, colores vivos y brillantes con irisaciones; clara diferencia entre superficie dorsal y ventral

Pérdida de resplandor y de brillo; colores más apagados; menor diferencia entre superficie dorsal y ventral

Apagada, sin brillo, colores diluidos; piel doblada cuando se curva el pez

Pigmentación muy apagada; la piel se desprende de la carne

Mucosidad cutánea

Acuosa, transparente

Ligeramente turbia

Lechosa

Gris amarillenta, opaca

Consistencia de la carne

Muy firme, rígida

Bastante rígida, firme

Un poco blanda

Blanda (flácida)

Opérculos

Plateados

Plateados, ligeramente teñidos de rojo o marrón

Parduzcos y con extravasaciones sanguíneas amplias

Amarillentos

Ojo

Convexo, abombado; pupila azul negruzca brillante, párpado transparente

Convexo y ligeramente hundido; pupila oscura; córnea ligeramente opalescente

Plano; pupila borrosa; extravasaciones sanguíneas alrededor del ojo

Cóncavo en el centro; pupila gris; córnea lechosa

Branquias

Color rojo vivo a púrpura uniforme; sin mucosidad

Color menos vivo, más pálido en los bordes; mucosidad transparente

Engrosándose y decolorándose; mucosidad opaca

Amarillentas; mucosidad lechosa

Olor de las branquias

Frescos, a algas marinas; picante; a yodo

Ausencia de olor a algas; olor neutro

Olor graso un poco sulfuroso, a tocino rancio o fruta descompuesta

Agrio, descompuesto

Los crustáceos pertenecen al Filum de los artrópodos (de patas articuladas), tienen el cuerpo segmentado y en cada uno de los segmentos puede haber uno o dos apéndices. Siempre tienen dos pares de antenas, simetría bilateral y apéndices articulados. Casi todos están provistos de caparazón y existen unas 25.000 especies: desde langostas a percebes y su tamaño varía desde 1 m (bogavante) a 1 mm (copépodo). Existen los cirrípedos (percebes) y decápodos, dentro de los cuales están los natantia (langostino, gamba, camarón, quisquilla) y los reptantia (dentro de estos últimos se incluyen

los macruros, como langosta, bogavante o cigala, y los braquiuros, como centolla, cangrejo, buey de mar y nécora). Por otra parte, no hay que dejar de mencionar a los equinodermos, entre los que se incluyen los erizos y los cohombros de mar u holoturias. Los moluscos son, después de los insectos, el grupo más extendido sobre el planeta, del cual se han clasificado aproximadamente 200.000 especies. Se les encuentra tanto en la copa de los árboles como en las profundidades abisales marinas.

139

Capítulo 2.4.


Tabla 15. VALOR NUTRITIVO DE LOS MOLUSCOS (100 g DE PESO NETO) Porción comestible*

Energía (kcal)

Proteína (g)

Grasa (g)

Ca (mg)

P (mg)

Fe (mg)

Calamar

1,00

78

16,40

0,90

12

119

0,50

Ostión

1,00

42

6,30

0,40

147

85

8,42

Pulpo

0,75

72

12,60

2,00

39

109

2,53

Sepia

0,75

74

14,02

1,47

Almeja

1,00

74

10,17

2,53

*Unidades (100 g). Fuente: varias tablas de composición de alimentos.

Tabla 16. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE ALGUNOS CRUSTÁCEOS (EXPRESADA POR CADA 100 g DE MASA MUSCULAR)

Especie

Agua (g)

Proteína (g)

Lípidos (g)

Glúcidos (g)

Vitaminas (mg)

Minerales (mg)

B1

B2

Niacina

Ca

P

Fe

Langosta

79,2

16,2

1,9

0,5

0,13

0,06

1,9

61

184

0,60

Cangrejo de mar

80,0

16,1

1,6

0

0,14

0,06

2,70

39

160

0,80

Cangrejo de río

81,0

16

0,50

1

-

-

-

145

349

2,67

Fuente: varias tablas de composición de alimentos.

Tabla 17. CONTENIDO EN LÍPIDOS (g/100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) DE ALGUNOS MARISCOS Marisco

Lípidos totales

EPA

DHA

Total n-3

Mejillón

1,27

0,13

0,17

0,36

Ostra

1,60

0,11

0,09

0,29

Gamba

2,43

0,28

0,16

0,50

Langosta

1,20

0,24

0,12

0,38

EPA: 20:5 n-3; DHA: 22:6 n-3. Fuente: varias tablas de composición de alimentos.

3.8.2. Valor nutritivo del marisco Los valores nutritivo y comercial de los diversos invertebrados marinos dependen de la estructura de la carne y otras partes comestibles. Los moluscos y crustáceos constituyen un complemento inexcusable del pescado en la dieta. Son menos di-

140

gestibles, pero su valor nutritivo es alto y aportan elementos esenciales (Tablas 15-17). El único inconveniente es que poseen elevadas tasas de óxido de trimetilamina (OTMA), lo que hace que, una vez muertos y como consecuencia de la degradación bacteriana, se produzca una rápida alteración, con la aparición de olores muy desagradables. Sin


embargo, estando frescos el OTMA les confiere un sabor agradable y dulce. Como ejemplo, está la quisquilla, que posee valores muy elevados (820846 mg), mientras que otras especies, como los cangrejos, tienen un contenido de muy amplio rango, que oscila entre los 64 y los 863 mg. En general, los mariscos constituyen una excelente fuente de nutrientes: sus proteínas son de alto valor biológico, como las de la carne y los huevos; su contenido en minerales (calcio, magnesio, fósforo), oligoelementos y vitaminas es variado y muy significativo, y las grasas, aunque no muy abundantes, son especialmente interesantes, al ser del tipo de las poliinsaturadas (especialmente n-3). Alternando su consumo con el de las diferentes variedades de pescados, el consumo de los distintos mariscos puede contribuir a que la dieta sea más cardiosaludable. Las proteínas que están presentes son digeribles casi en un 100%, frente el 63% de las de carne de vacuno. Algunos moluscos, como las ostras, poseen altas cantidades de yodo, compuesto que interviene en el funcionamiento de la glándula tiroidea, y los mejillones y las almejas poseen altas cantidades de hierro. El valor nutritivo de los crustáceos es importante por su elevada concentración proteica y su bajo contenido en grasa. El contenido en prótidos oscila entre un 14 y un 20%, los lípidos y los glúcidos alcanzan niveles muy bajos, pues los primeros oscilan entre un 0,5 y un 2%, y los segundos, entre un 0,5 y un 1%. Dentro del contenido lipídico de los crustáceos, hay que destacar su elevada concentración en esfingomielina, la cual también es abundante en el hígado de la mayoría de los animales marinos. La parte comestible de los crustáceos posee un discreto contenido en calcio, fósforo, yodo y magnesio. Los crustáceos tienen, en general, mayor contenido de calcio que el pescado, al mismo tiempo que son una buena fuente de otros minerales y oligoelementos esenciales para la salud. Uno de los datos de mayor interés, desde el punto de vista nutricional, es que los mariscos se caracterizan por su bajo contenido en grasa, que oscila entre el 0,5 y 2,5%. Su gran aporte proteico, en ocasiones, supera el 20%. Los moluscos bivalvos tienen un bajo contenido en colesterol y presencia de esteroles. Algunos crustáceos, como los langostinos, poseen un contenido nada despreciable de colesterol, lo que deberá tenerse en cuenta al planificar dietas bajas en colesterol. A modo de resumen, se puede decir que, en general, los mariscos son una deliciosa y variada

fuente de sustancias nutritivas: tienen un contenido bajo en calorías, alto en proteínas (pero se tienen que tomar con precaución en el caso de sujetos con el ácido úrico elevado), bajo en sodio y bajo en grasa total, grasa saturada y colesterol. Constituyen una gran fuente de vitaminas y minerales (tiamina, niacina, fósforo, potasio, hierro, yodo, flúor, zinc y cobre). La media calórica por 100 g dispuestos para el consumo gira alrededor de 100 kcal. Una característica importante de la carne de los crustáceos es su elevado contenido en sustancias nitrogenadas no proteicas, sobre todo, en aminoácidos y diaminoácidos, y particularmente la arginina, presente en los músculos de los invertebrados, donde posee la misma función que la creatinina en los músculos de los vertebrados. Estos compuestos nitrogenados son los responsables del aroma de estos animales marinos. Así, el olor dulzón de las quisquillas y cangrejos frescos obedece a la abundante presencia de glicocola libre en sus músculos. La elevada tasa de arginina libre en los crustáceos acentúa el sabor dulce en complejidad y sapidez, a la vez que presta su aroma “marino”. Taurina, prolina y alanina se cuentan entre los principales aminoácidos libres de los crustáceos.

3.8.3. Vitalidad y frescura del marisco Cada grupo tiene unas características fáciles de apreciar, y el consumidor debe tenerlas en cuenta cuando vaya a adquirir alguno de estos alimentos. Los moluscos bivalvos deben estar cerrados y han de tener agua en su interior (a mayor cantidad de agua, mayor será la frescura), el agua ha de ser clara y con olor a mar. La frescura se mide por el olor (que recuerda mucho al mar). Todo olor extraño es sospechoso de falta de frescura. El peso y sonido son dos buenos indicadores: han de pesar y no tener sonido a hueco. Hay que desechar los ejemplares con conchas abiertas o rotas (éstas han de estar fuertemente cerradas). Los moluscos cefalópodos, cuando son frescos, tienen una superficie brillante, con unas manchas de coloración viva, con unos límites claramente visibles, con el cuerpo terso y una piel muy adherida a la carne que envuelve. La carne es blanca nacarada. Cuanto más frescos, más cuesta cortarlos. Los tentáculos oponen resistencia a su desprendimiento. La falta de continuidad de las manchas o

141

Capítulo 2.4.


su difuminación son señal de falta de frescura, así como cuando la carne tiene coloración amarillenta y su textura se hace más blanda. No debe aparecer nunca una mucosidad pegajosa en la superficie de estos moluscos. Los crustáceos, si están vivos, como la langosta, bogavante, etc., deberán mover las patas y doblar la cola con violencia al golpearles en el tórax. Los langostinos y gambas han de tener ojos negros muy brillantes, y un brillo característico y un cuerpo terso y consistente. El olor ha de ser el específico de cada especie y siempre agradable. Si están cocidos han de tener las patas pegadas al cuerpo y no flácidas y no se deben poder arrancar con facilidad. Los crustáceos, para ser considerados muy frescos, deben estar vivos, tanto macruros (camarones, langostinos, langostas), como braquiuros (jaibas, cangrejos). Estos animales, al igual que los moluscos lamelibranquios, se descomponen rápidamente después de la muerte. Para ser consumidos sin vida, la muerte debe haber sucedido poco tiempo antes, de tal forma que no se hayan producido aún los procesos de putrefacción.

3.8.4.Toxicidad del marisco Existen ciertos riesgos que se pueden derivar de algunos mariscos. Como primera recomendación, no se deben consumir mariscos crudos si se padecen enfermedades hepáticas, alteraciones inmunológicas (sida, cáncer...) o problemas gastrointestinales. De todos los mariscos, hay que prestar una especial atención a los moluscos bivalvos. Tradicionalmente el hombre ha venido comiendo moluscos bivalvos crudos o casi crudos (ostras, almejas, mejillones), debido a su diferente y más delicado sabor y textura que los mismos productos cocidos, además de que, desde un punto de vista nutricional, éstos retienen más nutrientes que los cocinados. Sin embargo, se ingiere todo el ejemplar, incluido su aparato digestivo y lo que éste contenga. Los organismos acuáticos respiran obteniendo el oxígeno del agua, de la que están totalmente rodeados. Cuando se alimentan, inevitablemente ingieren agua junto con el alimento. Toda su fisiología está condicionada por la presencia de esa agua y de las sustancias que se encuentran en dilución y/o en suspensión en la misma. Esto hace que cualquier elemento nocivo que se encuentre

142

formando parte del ambiente en que viven entre en contacto y, en algún caso, se integre en los tejidos, órganos y sistemas de los animales que han de ser consumidos como alimento. Entre ellos, se pueden citar las bacterias (que causan gastroenteritis o cólera), virus (que causan hepatitis A), sustancias químicas (metales pesados como el cadmio o el plomo), toxinas del tipo de las llamadas biotoxinas marinas y otras impurezas que pudiera haber en el agua circundante. Estas sustancias quedan adheridas en su cavidad paleal y en el interior de su aparato digestivo. De este último, sólo pueden ser desalojadas, sin comprometer la vida del bivalvo, mediante el paso, durante bastante tiempo, de agua limpia por su aparato digestivo, lo que se conoce como “depuración” de los moluscos bivalvos. Ésa es la única forma de evitar la aparición de brotes de hepatitis y toxiinfecciones alimentarias, cuando se consumen sin depurar bivalvos procedentes de aguas próximas a vertidos urbanos. La depuración se reconoce por el obligado etiquetado de estos mariscos. Después de una depuración intensiva, han de cumplir los siguientes requisitos: • Deben poseer las características propias de la frescura y vitalidad, reconocibles visualmente, incluidas la ausencia de suciedad en la concha, una reacción a la percusión adecuada y una cantidad normal de líquido intervalvar. • Tendrán menos de 300 coliformes fecales o menos de 230 E. coli por cada 100 g de carne de molusco y líquido intervalvar en una prueba de número más probable (NMP), en la que se utilicen cinco tubos y tres diluciones, o en cualquier otro método de análisis bacteriológico de precisión equivalente demostrada. No habrá Salmonella en 25 g de carne de molusco. • No contendrán compuestos tóxicos ni nocivos de origen natural o introducidos en el medio ambiente en cantidad tal que la absorción alimentaria calculada supere la ingesta diaria admisible para el hombre, o que pueda deteriorar el sabor del producto. • El contenido máximo de radionucleidos no debe rebasar los límites fijados por las disposiciones comunitarias de directa aplicación o por las disposiciones nacionales vigentes para los productos alimenticios. • El porcentaje de “toxina paralizante de los moluscos” (PSP) en las partes comestibles de los moluscos no deberá sobrepasar los 80 μg/100 g,


utilizando el método de análisis biológico. Los métodos habituales de análisis biológico no deben dar reacción positiva, respecto de la presencia de “toxina diarreica de los moluscos” (DSP), en las partes comestibles de los moluscos. • Además de las anteriores condiciones sanitarias, los moluscos han de ser manipulados en establecimientos autorizados, se les debe efectuar un control sanitario, deben ser envasados de manera adecuada, y ser almacenados y transportados en condiciones de higiene satisfactorias y con arreglo a lo establecido en la normativa correspondiente. Las biotoxinas marinas son aquellas toxinas originadas por la aparición en las aguas, generalmente con carácter estacional, de grandes concentraciones de algas que, pertenecientes a

especies o cepas tóxicas, se multiplican, dando lugar a la aparición masiva de formas vegetativas (fenómeno de “marea roja”, “purga de mar” o “bloom”, a consecuencia del gran número de células por ml de agua). Ingeridas estas algas unicelulares por los animales acuáticos y, especialmente, por los moluscos bivalvos, las células tóxicas se acumulan, y las toxinas se concentran en sus tejidos. Estos tejidos, ingeridos, pueden producir intoxicaciones en el consumidor. Se ha de destacar que algunas biotoxinas pueden resistir la cocción y la depuración, por lo que sólo con el control de la presencia de estos compuestos en el agua, por parte tanto de las empresas marisqueras como de las autoridades sanitarias, se puede garantizar la inocuidad de estos mariscos.

143

Capítulo 2.4.


4. Resumen  Actualmente, la carne es un elemento esencial de cualquier dieta equilibrada, ocupando un lugar privilegiado frente a otros alimentos de origen animal como la leche, el queso, los huevos y el pescado. La carne es, ante todo, una valiosa fuente de proteínas de alto valor biológico y muy buena digestibilidad, aunque desde un punto de vista nutritivo es también notable su contenido en lípidos, minerales (hierro y zinc, principalmente), y vitaminas. Quizás uno de los aspectos más negativos de este alimento radica en su componente graso, ya que es fuente de ácidos grasos saturados, relacionados con la aparición de enfermedades cardiovasculares. No obstante, es necesario conocer que hoy en día se están realizando grandes esfuerzos para reducir el contenido graso de la carne y modificar su composición en ácidos grasos, aumentando su grado de insaturación mediante la selección de estirpes genéticas y con una alimentación adecuada del ganado. No se debe olvidar que la carne aporta ácidos grasos esenciales, y que constituye una fuente única e insustituible de hierro altamente disponible, y vitaminas del grupo B.  Por otra parte, la calidad de la carne viene también determinada por sus características organolépticas. Las cualidades sensoriales de los alimentos determinan su aceptación por el consumidor. En este Capítulo se abordan los principales atributos sensoriales de la carne, y qué parámetros físicos, químicos y tecnológicos pueden modificarlos. Se tratan, igualmente, aspectos higiénicos de este alimento relativos a su flora microbiana inicial y a las alteraciones que se producen como consecuencia del crecimiento microbiano durante su almacenamiento.  Por último, se destaca el amplio abanico de posibilidades que existen hoy en día para desarrollar nuevos alimentos, en este caso, derivados cárnicos, que pueden orientarse incluso al tratamiento y prevención de ciertas enfermedades. Los productos cárnicos funcionales suponen un nuevo futuro para el sector cárnico y, al mismo tiempo, una ventaja para el consumidor, que va a contar con una mayor diversidad de alimentos a incorporar a su dieta, ya no con el fin de cubrir sus necesidades nutricionales, sino también para mejorar su calidad de vida.

144

 La composición de los pescados y, en consecuencia, su valor nutritivo varía en función de numerosos factores: la especie a la que pertenecen, la edad, el medio en el que viven, tipo de alimentación, época de captura, tamaño del pez, etc. En términos generales, se puede decir que los productos pesqueros contienen un elevado nivel de proteínas, aunque, en general, ligeramente por debajo del de las carnes, siendo su calidad del mismo orden que éstas. Proporciona proteínas de alto valor biológico, es decir, proteínas que contienen todos los aminoácidos esenciales y en la proporción adecuada. La digestibilidad es mejor que la de la carne.  Dentro de los nutrientes, uno de los que más interés ha despertado son los lípidos. En el pescado, el nivel de lípidos es muy variable y, en función del mismo, se dividen en pescados magros (también llamados pescados blancos, con un contenido graso inferior al 2%), semigrasos (2-6% grasa) y grasos (también conocidos como pescados azules, con un contenido en grasa superior al 6%). A diferencia de la grasa saturada, presente en las carnes y sus derivados, la de pescado es rica en ácidos grasos poliinsaturados de la familia n-3, que tienen una incidencia positiva en la prevención y tratamiento de las enfermedades cardiovasculares. Esta característica tiene importancia, ya que estos alimentos constituyen una alternativa válida al elevado consumo de carnes ricas en grasa saturada. Además, el pescado realiza un importante aporte de calcio y yodo al compararlos con el resto de los grupos de alimentos, aparte de otros minerales, tales como fósforo y magnesio. En vitaminas, los pescados, sobre todo los grasos, son fuentes ricas de vitamina D y, aunque el contenido en ácido fólico es, en su mayor parte, bajo, la sardina constituye una excepción, y es una fuente rica en esta vitamina del grupo B. Por otro lado, el atún y el bonito en aceite son una fuente rica en vitamina E. Aunque éstos son los aspectos de mayor interés, es necesario conocer los cambios que experimenta el pescado y que determinan su calidad. En relación con el marisco (moluscos y crustáceos), aunque son relegados a un segundo puesto en la dieta por su precio y por ser considerados más un artículo de deleite, también se presentan en este Capítulo sus aspectos nutricionales y de calidad más importantes. Para completar una visión general, se apuntan los aspectos tóxicos de este alimento.


5. Bibliografía tendencias, así como los aspectos que todavía han de ser considerados para asegurar los efectos beneficiosos de sus componentes. Kris-Etherton PM, Harris WS, Appel LJ. Fish consumption, fish oil, omega-3 fatty acids, and cardiovascular disease. Circulation 2002; 106: 1747-2757. Artículo muy actual que recoge las evidencias más importantes sobre el consumo de pescado y las enfermedades cardiovasculares.

Belitz HD, Grosch W. Química de los alimentos, 2ª ed. Acribia. Zaragoza, 1997: 603- 45 y 667-90. Realiza una completa descripción de la estructura de la carne y el pescado, y de su composición físico-química. Describe las modificaciones físicas y procesos bioquímicos que se producen en el músculo tras el sacrificio o captura y que conllevan su transformación en carne o en pescado. Belló J. Carnes y derivados. En: Astiasarán I, Martínez A (eds.). Alimentos. Composición y propiedades. MacGrawHill/Interamericana de España, S.A.U. Madrid, 1999: 11-28. Incide en los aspectos nutritivos y sanitarios que sitúan a la carne y productos cárnicos en un lugar relevante dentro del ámbito de la alimentación humana. Huss HH. El pescado fresco: su calidad y cambios de su calidad. FAO Documento Técnico de Pesca, 348, 1998. Este manual de capacitación examina los conocimientos actuales acerca de la calidad y los cambios de la calidad del pescado fresco. Se estudian los cambios post mortem, las variaciones y el tiempo de vida en el almacén del producto enfriado, los métodos de manipulación mejorados, tanto a nivel artesanal como industrial, y los mejores métodos químicos, físicos y microbiológicos para determinar la calidad del pescado. Jiménez-Colmenero F, Carballo J, Cofrades S. Healthier meat and meat products: their role as functional foods. Meat Science 2001; 59: 5-13. Revisión muy completa que ahonda detalladamente en las distintas estrategias a seguir en la obtención de productos cárnicos funcionales, la utilidad de los mismos, las últimas

Larrañaga J, Carballo J, Rodríguez MM, Fernández JA. Control e higiene de los alimentos, 1ª ed. Editorial McGraw-Hill/ Interamericana de España, S.A.U. Madrid, 1999: 294-313. Constituye un texto básico muy claro y didáctico que puede ser consultado para conocer, entre otros aspectos, la composición de la carne, su faenado, despiece e inspección. Describe, además, la forma de obtención de los distintos productos cárnicos. Ordóñez JA, De la Hoz L. Carnes, pescados y huevos. En: Hernández M, Sastre A (eds.). Tratado de Nutrición. Díaz de Santos, S.A. Madrid, 1999; Capítulo 23: 363-75. Excelente descripción de los factores que determinan la calidad organoléptica de la carne, fundamentalmente de aquellos aspectos relacionados con el color, la dureza, el sabor y el aroma. De especial interés es también la explicación del componente graso de la carne relativa a su importancia nutricional. Ruiter A. El pescado y los productos derivados de la pesca: composición, propiedades nutritivas y estabilidad. Editorial Acribia, S.A. Zaragoza, 1999. Texto básico de calidad del pescado en el que se abordan los aspectos más importantes como las especies comestibles, su valor nutritivo y composición de las proteínas, y otros compuestos nitrogenados del pescado, de los lípidos, las vitaminas, los elementos minerales del pescado y del marisco. También es una guía complementaria para conocer los criterios de calidad y alteración del pescado crudo y los contaminantes del pescado. Varnam AH, Sutherland JP. Carne y productos cárnicos. Tecnología, química y microbiología, 1ª ed. Acribia. Zaragoza, 1995: 1-40. Expone detalladamente aspectos tecnológicos, químicos y microbiológicos de la carne y de diferentes tipos de productos cárnicos. Incluye objetivos didácticos en cada capítulo, cuadros resumen y ejercicios prácticos.

6. Enlaces web  nutrition.about.com

 from.mapa.es/consumidores/introduccion.htm

 pufa.co.net

 www.mapya.es/alimentacion

 www.ephca.com

 ag.ansc.purdue.edu/meat_quality

 www.essentialfats.com

 www.asocarne.com

 www.fao.org

145

2.5. Huevos y ovoproductos

María Dolores Ruiz López Rosario Moreno-Torres Herrera

Capítulo 2.5. Huevos y ovoproductos 1. Introducción 2. Definición, estructura y composición del huevo 2.1. Cáscara y membranas 2.2. Clara 2.2.1. Proteínas 2.3. Yema 2.3.1. Proteínas del plasma 2.3.2. Proteínas de los gránulos 2.3.3. Lípidos 2.3.4. Vitaminas y minerales 2.3.5. Otros componentes 3. Modificaciones durante el almacenamiento 4. Contaminación y microbiología del huevo: Salmonella 4.1. Tipos de contaminación del huevo 4.2. Microbiología del huevo 4.3. Salmonelosis en huevos y ovoproductos 5. Valor nutricional del huevo 5.1. Proteínas 5.2. Lípidos 5.3. Vitaminas y minerales 5.4. Otros componentes 5.5. Otras propiedades 6. Clasificación de los huevos 6.1. Trazabilidad 7. Ovoproductos 7.1. Definición 7.2. Tipos y clasificación 7.2.1. Tipos de ovoproductos 7.2.2. Clasificación 7.3. Elaboración de ovoproductos

7.3.1. Pretratamientos 7.3.2. Pasteurización 7.3.3. Congelación 7.3.4. Concentración 7.3.5. Desecación 7.4. Composición nutricional de los ovoproductos 7.5. Propiedades tecno-funcionales 7.5.1. Formación de espuma 7.5.2. Coagulabilidad térmica 7.5.3. Emulsificación 7.6. Aplicaciones de huevos y ovoproductos 8. Producción y consumo 8.1. Normativas legales de referencia 9. Resumen 10. Bibliografía 11. Enlaces web

Objetivos n Diferenciar las distintas partes que componen el huevo. n Conocer la composición de la cáscara, clara y yema. n Saber cuál es el valor nutricional del huevo entero, de la clara y de la yema. n Apreciar las modificaciones que ocurren durante el almacenamiento. n Revisar los principales contaminantes del huevo, con principal atención a Salmonella. n Conocer la clasificación de los huevos en función de su peso, así como las normas de marcado. n Saber qué son los ovoproductos, tipos y clasificación. n Conocer los principales sistemas de obtención de ovoproductos, sus características y aplicaciones alimentarias.

1. Introducción

L

os huevos están incluidos dentro del grupo de alimentos proteicos. Contienen un 13 % de proteínas y, durante muchos años, la proteína del huevo fue considerada “proteína patrón”, al proporcionar los aminoácidos esenciales en cantidades adecuadas a las necesidades del hombre. Desde muy antiguo se viene consumiendo este alimento, y en casi todas las culturas ha sido muy apreciado por ser fácil de obtener, barato, por sus cualidades culinarias, por contener nutrientes muy apreciados desde el punto de vista nutricional, fácilmente absorbibles y con amplio aprovechamiento dentro de la industria alimentaria. Sobre la historia del huevo no se conoce a ciencia cierta cuándo se domesticó la primera ave, aunque la historia sitúa este evento en la India sobre el año 3200 a.C. La historia de Egipto y la de China demuestran que existía consumo de huevos desde el año 1400 a.C. Se cree que Cristóbal Colon llevó las primeras gallinas a América. El huevo es parte del proceso de reproducción de los animales ovíparos, contiene los nutrientes necesarios para alimentar a un posible embrión y al animal hasta que está en condiciones de adaptarse al medio externo. Los más consumidos son los huevos de gallina, mientras que los de otras aves como pato, oca, pavo o codorniz se consumen esporádicamente y representan un porcentaje muy bajo en la ingesta habitual. Por ese motivo, en este Capítulo trataremos exclusivamente sobre el estudio de los huevos de gallina (Gallus domesticus). El huevo desde siempre ha formado parte de la dieta equilibrada, ya que, con tan sólo unas 70 kcal por termino medio, proporciona una proteína de alto valor nutricional, con un perfil aminoacidico adecuado a las necesidades del hombre, tiene gran variedad de vitaminas y minerales, es natural, no se puede manipular y su cubierta protectora permite una conservación más prolongada que la que puede conseguirse en el resto de los alimentos naturales. Posee además dos carotenoides, llamados luteína y zeaxantina (xantófilas), que intervienen en la salud visual reduciendo el riesgo de cataratas y de degeneración macular relacionada con la edad. A pesar de ello, durante algunas décadas este alimento fue incluido dentro de un grupo cuyo consumo asiduo podía contribuir a la prevalencia de enfermedades cardiovasculares; en la actualidad se está volviendo a introducir en la llamada dieta saludable, al haberse comprobado que no hay una relación directa entre el consumo de huevos y un aumento significativo del colesterol sérico. Por otra parte, desde hace algunos años el consumo de ovoproductos o productos derivados del huevo ha aumentado considerablemente. Su uso en la industria 151

Capítulo 2.5.

Huevos y ovoproductos

Figura 1. Estructura del huevo. Fuente: Sastre A, Ortega R, Tortuero F et al. (eds.). Lecciones sobre el huevo. Instituto de Estudios del Huevo. Madrid, 2002.

alimentaria, en restauración y en hostelería se ha visto potenciado, entre otras razones, por la prohibición del uso de huevo fresco para elaborar mahonesas o salsas. En la Unión Europea esta fracción se espera que alcance el 30% de los huevos de consumo, siguiendo la misma tendencia de Estados Unidos.

2. Definición, estructura y composición del huevo El Código Alimentario Español (CAE), en el Capítulo XIV, 3.14.00, “Huevos y derivados”, define este alimento de la siguiente manera: “Con la denominación de huevos se entiende única y exclusivamente los huevos de gallináceas. Los huevos de otras aves se designarán indicando además la especie de que procedan”. El peso medio de un huevo (éste puede tener oscilaciones que servirán para su clasificación), suele ser de unos 58 g. La cáscara que lo envuelve le confiere una forma ovalada y puede tener un color blanco o entre amarillo y marrón. Consta de tres partes bien diferenciadas: la cáscara, que representa entre un 8 y un 11% de su peso; la clara que supone entre el 56 y el 61%, y la yema entre un 27 y un 32% (Figura 1).

152

2.1. Cáscara y membranas La cáscara es la primera barrera de defensa que posee el huevo. Dentro de sus funciones están: • La contención y transporte del contenido. • La exclusión de patógenos y microbios que puedan dañar al contenido. • Soportar el desarrollo embrionario. Al observarla en detalle se puede apreciar su compleja estructura. Así, en la parte externa existe en primer lugar una cutícula o película de aproximadamente 10 μm de espesor, de naturaleza mucoproteica, poco soluble en agua y con una estructura parecida a la del colágeno. Actúa como un verdadero revestimiento disminuyendo la porosidad de la cáscara. Sí el huevo se frota y/o lava se elimina esta cutícula, aumentando la permeabilidad a las bacterias, que pueden penetrar en el huevo por los poros de la cáscara. La cáscara propiamente dicha tiene una matriz esponjosa (o capa en empalizada) que emite hacia el interior prolongaciones denominadas protuberancias mamilares (capa mamilar) y que influyen en la resistencia que presenta la cáscara. Está compuesta de proteínas fibrilares (complejo proteínas-mucopolisacáridos) entrelazadas con cristales de carbonato cálcico (entre 87 y 97%). Además existen pequeñas cantidades de carbonato magnésico (entre 0 y 2%) y de fosfatos (entre 0,5 y 5 %). La matriz es atravesada

M.ª D. Ruiz López | R. Moreno-Torres Herrera

Tabla 1. COMPOSICIÓN DE LAS DISTINTAS PARTES DEL HUEVO (%) Huevo entero

Cáscara

Clara

Yema

Agua

74

1

88,5

46,7

Proteínas

13

3,8

10,6

16,6

Hidratos de carbono Lípidos Sales minerales

1

-

0,9

1

10

-

0,03

32,6

95,2

0,6

1,1

10,3

56,9

32,8

0,1

Proporción del peso total

μm de espesor, está formada también por varias capas. El color de la cáscara está íntimamente asociado a la herencia, y depende del depósito de pigmentos tales como porfirinas y sus productos de degradación. La pigmentación y la resistencia de la cáscara disminuyen con la edad de la gallina. Frente a falsas creencias, el color no influye en el valor nutritivo del alimento, ni en el sabor, ni el grosor del cascarón, ni en las características culinarias, ni en la calidad del huevo.

2.2. Clara Figura 2. Estructura de la cáscara de huevo. Fuente: Sastre A, Ortega R,Tortuero F et al. (eds.). Lecciones sobre el huevo. Instituto de Estudios del Huevo. Madrid, 2002.

por poros (entre 7.000 y 17.000 por huevo), llenos de fibras proteicas que entorpecen el paso de los microorganismos (Figura 2). En la parte interna de la cáscara existen dos membranas (membranas testáceas) formadas por un entramado de fibras constituidas por un núcleo proteico rodeado de una cubierta de polisacáridos. Éstas constituyen una envoltura que separa la cáscara de la clara y ejercen un papel protector frente a la contaminación microbiana. Ambas membranas se separan parcialmente en el polo obtuso del huevo para formar una pequeña cámara de aire, cuyo tamaño permite determinar la edad del huevo. La membrana externa, que mide 48 μm, está formada a su vez por varias capas de fibras fuertemente unidas a la parte interna de la cáscara, ejerciendo la función de soporte de la estructura cristalina de la misma. La membrana interna, de 22

La clara, o albumen como también se denomina, es una solución acuosa de proteínas de naturaleza viscosa. Contiene cuatro capas distintas, la delgada externa (es fluida y representa un 23%), la gruesa (es densa y representa un 57%), la delgada interna (fluida y representa un 17%) y las chalazas o cordones, capa densa (3%), dispuesta en forma de filamentos que van desde la yema hasta los dos extremos del huevo y que son responsables de la sujeción de la yema en el centro del huevo. Cuanto más prominente es la chalaza, más fresco es el huevo. Este hecho a veces se desconoce y hay personas que piensan que son partes de la clara que no se pueden utilizar, o incluso que el huevo está en mal estado, cuando en realidad no lo está. Alrededor del 88% de la clara es agua, siendo la proteína el otro componente de importancia y que alcanza valores de aproximadamente el 10%. Como se puede ver en la Tabla 1, el resto de los componentes está presente en cantidades muy bajas y apenas reviste importancia nutricional.

153

Capítulo 2.5.


Tabla 2. PROTEÍNAS DE LA CLARA DE HUEVO Proteína

Cantidad en proteína total (%)

Características

Ovoalbúmina

54

4,5

• Fácil desnaturalización • Contiene grupos -SH

Conalbúmina

12

6,1

• Fija iones metálicos • Antimicrobiana

Ovomucoide

11

4,1

• Inhibidor de proteinasas

Globulina G1

4

5,5

• Formadora de espuma

Globulina G2

4

5,8

• Formadora de espuma

Lisozima

3,5

10,7

• Antimicrobiana • Despolimeriza polisacáridos

Ovomucina

3,5

4,5-5,0

• Inhibe hemaglutinación viral • Viscosa

Flavoproteínas

0,8

4,0

Ovoglicoproteína

0,1

3,9

Ovomacroglobulina

0,5

4,5

• Fuertemente antigénica

Ovoinhibidor

1,5

5,1

• Inhibidor de proteinasas

Avidina

0,05

9,5

• Fija biotina

Inhibidora de ficina

0,05

5,1

• Inhibe cisteína proteinasa

Sin embargo, desde el punto de vista tecnológico hay que destacar la presencia de glucosa libre en cantidades próximas al 1%, ya que ésta contribuye a que tengan lugar las reacciones de Maillard cuando la clara del huevo deshidratada se almacena durante un periodo de tiempo prolongado. Como se verá en el apartado 7 de este Capítulo, es necesario eliminarla antes de proceder a cualquier tratamiento tecnológico. El pH de la clara del huevo fresco está comprendido entre 7,6 y 7,9; éste valor aumenta hasta 9,7 durante el almacenamiento, como consecuencia de la pérdida del CO2 disuelto por difusión a través de la cáscara.

2.2.1. Proteínas Las proteínas del huevo han sido muy estudiadas y se han podido separar puras y conocer sus pro-

154

Punto isoeléctrico

• Fija riboflavina

piedades. Se podría decir que la clara está formada por fibras de ovomucina incluidas en una solución acuosa de otras proteínas. La capa densa de la clara se diferencia de la fluida en que la primera contiene cuatro veces más ovomucina. En la Tabla 2 se recogen las características más importantes. Ovoalbúmina. Es la proteína más abundante de la clara y representa más de la mitad del contenido proteico. Se desnaturaliza fácilmente por el calor, una característica de interés cuando los huevos se utilizan en la preparación de alimentos. Es una fosfoglicoproteína con un 3,2% de hidratos de carbono, integrada por tres fracciones, A1, A2 y A3, en una proporción de 85:12:3 respectivamente, que se diferencian por su contenido en fósforo. Es rica en cisteína y metionina y presenta cuatro grupos sulfhidrilo y dos uniones disulfuro. El número de estas últimas aumenta durante el al-


macenamiento, y la ovoalbúmina se transforma en S-ovoalbúmina, más termoestable que la proteína original. La desnaturalización térmica ocurre entre los 72 y 84 ºC. Posee buenas propiedades gelificantes, que también pueden ayudar a la estabilización térmica de la espuma. Esta acción se reduce cuando aumenta la proporción de S-ovoalbúmina. Es muy sensible a la desnaturalización por agitación o batido en solución acuosa y forma espuma. Conalbúmina. Es una proteína no fosforilada formada por una cadena polipeptídica. Contiene restos de manosa y glucosamina. Tiene gran poder quelante de metales di y trivalentes como cobre, zinc, aluminio y en especial hierro, y en este caso se vuelve más termorresistente. La coloración roja anormal que se presenta en ovoproductos cuando se están elaborando se debe a la formación de complejos conalbúmina-hierro. La capacidad secuestrante del hierro le confiere propiedades antioxidantes y antimicrobianas. Es muy sensible a la desnaturalización térmica (entre 57 y 65 ºC), pero menos sensible a la desnaturalización superficial que la ovoalbúmina. Ovomucoide. Representa el 11% del total de proteínas. Es una glicoproteína rica en glucosamina (14%) y aminoácidos azufrados (12%). Contiene nueve puentes disulfuro, lo que la hace resistente a la coagulación por calor. Además, contiene manosa y galactosa. Inhibe la tripsina de vacuno pero no la humana. Lisozima. La clara de huevo contiene aproximadamente un 7% de globulinas, incluyendo la lisozima, una proteína interesante ya que disuelve las paredes celulares de ciertas bacterias, en especial los mucopolisacáridos de las bacterias Gram-positivas. Se inactiva por acción del calor en función del pH y de la temperatura. Ovoglobulinas G2 y G3. Las ovoglobulinas son buenas formadoras de espuma. Ovomucina. Es una glicoproteína que forma fácilmente estructuras fibrilares, contribuyendo a la viscosidad de la clara. Es un inhibidor de la hemaglutinación vírica. Estable a la desnaturalización por calor y sensible a la desnaturalización superficial. Forma con lisozima un complejo insoluble en medio acuoso, dependiendo del pH. Este complejo sería motivo de la estructura gelificada específica de la capa espesa del albumen. La disociación de este complejo tiene lugar durante el almacenamiento de los huevos, a medida que el pH se eleva, y sería la responsable de la licuefacción progresiva del albumen.

Flavoproteínas. Existe una cantidad pequeña de estas proteínas, a las que se fija la riboflavina de la clara de huevo. Ovoinhibidor. Es un inhibidor de las proteasas tales como tripsina, quimotripsina y enzimas microbianas. Avidina. Es una glicoproteína que se presenta en forma tetramérica con cuatro subunidades idénticas, donde se fija una molécula de biotina en cada una de ellas. En esta forma la biotina no tiene actividad vitamínica, y sólo la forma libre podría desempeñar una actividad antibacteriana. Se desnaturaliza fácilmente cuando se cuecen los huevos.

2.3.Yema La yema es la porción amarilla del huevo; está recubierta por una membrana transparente denominada vitelina, que la separa de la clara y la protege de una posible rotura. El color está determinado principalmente por la dieta de la gallina. Puede presentar una mancha rojiza, que corresponde al disco germinativo, a partir del cual se desarrollaría el pollo en caso de que el huevo hubiera sido fecundado. Es una emulsión de grasa en agua. El extracto seco supone un 50%, del cual un 31,1% es de proteína y un 65,8% es de lípidos, con gran cantidad de lipoproteínas de baja densidad (LDL) ricas en colesterol. Los hidratos de carbono unidos a proteínas no suponen más del 0,2% y son polisacáridos de manosa y glucosamina. Los elementos minerales más abundantes son calcio, potasio y fósforo. Estructuralmente esta constituida por una fase continua (78%) que está formada de proteínas globulares y LDL, denominada plasma, y una fase dispersa (20%) que contiene partículas uniformemente distribuidas en la fase continua, formadas por proteínas globulares y lipoproteínas de alta densidad (HDL). En la Tabla 3 se reflejan los valores medios de los componentes de esta fracción del huevo, ya que al ser difícil una separación neta, las referencias bibliográficas suelen diferir. El plasma representa el 78% de la yema y tiene un contenido aproximado de agua del 49%. El componente mayoritario del extracto seco son los lípidos. Las partículas de la yema se pueden clasificar en dos grupos: • Gotitas de yema. Tienen tamaños diferentes entre 20 y 40 μm de diámetro, semejantes a glóbulos de grasa. Están compuestas principalmente por

155

Capítulo 2.5.


Tabla 3. COMPOSICIÓN DE LA YEMA DEL HUEVO Y DE SUS PARTES INTEGRANTES (GRÁNULOS Y PLASMA). PORCENTAJE DEL EXTRACTO SECO DE LA YEMA Fracción

Yema Gránulos Lipovitelinas (HDL) Fosvitina LDL Plasma Livetina LDL

lipoproteínas de baja densidad (LDL) y algunas tienen una membrana proteica. • Gránulos. Son partículas más pequeñas con un diámetro entre 1-1,3 μm, pero más densas y abundantes que las gotitas de yema y de tamaño más uniforme.

2.3.1. Proteínas del plasma Lipovitelininas (16%). Son lipoproteínas de baja densidad pobres en cisteína. Presentan un 88% de lípidos (un tercio de fosfolípidos y dos de lípidos neutros y colesterol). Los fosfolípidos son principalmente fosfatidilcolina y fosfatidilcolamina. Livetina (10%). Es una proteína globular hidrosoluble que puede separarse en varias fracciones designadas α, β y γ. Se comporta de modo idéntico a las proteínas del suero sanguíneo de la gallina, seroalbúmina, α-glicoproteína y γ-globulina.

2.3.2. Proteínas de los gránulos Lipovitelinas (68%). Son lipoproteínas de alta densidad (HDL) ricas en azufre. La fracción lipídica representa un 20%, y está compuesta por un 35% de triglicéridos, un 60% de fosfolípidos y un 5% de colesterol. Fosvitina (4%). Es una proteína con grandes cantidades de fósforo, rica en serina (30%); no contiene cisteína y fija fácilmente el hierro, formando un complejo soluble que contribuye al transporte del

156

Lípidos

Proteínas

Minerales

63,5

32,4

2,1

6,9 3,5

16,1 12,3 4,6 0,3

1,4

13,9 10,6 6,6

1,5

2,5 59,4 59,4

hierro en la yema. También interactúa con magnesio y calcio. Lipoproteínas de baja densidad (LDL) (16%). Estas lipoproteínas son pobres en cisteína; contienen un 84% de lípidos, de los cuales un 31% son fosfolípidos, un 3,7% es colesterol y un 65% son triglicéridos.

2.3.3. Lípidos Los lípidos, como se ha descrito anteriormente, se encuentran en la yema formando parte de las lipoproteínas. Los ácidos grasos que se encuentran en los triglicéridos de la yema de huevo son principalmente los ácidos oleico, palmítico, esteárico y linoleico, en ese orden. En la Tabla 4 se detallan los distintos fosfolípidos que forman parte de la yema, así como el porcentaje.

2.3.4. Vitaminas y minerales La yema es más rica en vitaminas que la clara; contiene sobre todo vitamina A, ácido pantoténico y tocoferol. La composición detallada de estos nutrientes se verá en el apartado 5.3.

2.3.5. Otros componentes La yema de huevo contiene aproximadamente un 1% (referido a extracto seco) de hidratos de carbono.


El cambio en la viscosidad de la clara hace que la yema ascienda; se produce un aplanamiento de Fracción Lípidos Fracción la yema, las membranas que la entotales (%) fosfolipídica (%) vuelven se hacen menos elásticas y se rompen con facilidad al abrir Triglicéridos 66 el huevo. Estas modificaciones pueden alFosfolípidos 28 terar algunas de las propiedades de Fosfatidilcolina 73 interés industrial del huevo, como Fosfatidilcolamina 15,5 Lisofosfatidilcolina 5,8 es la estabilidad de la clara batida, Esfingomielina 2,5 o el comportamiento del huevo en Lisofosfatidilcolamina 2,1 el batido. También se puede genePlasmalógenos 0,9 rar el llamado sabor a viejo. Fosfatidilinositol 0,6 Por otra parte, los cambios menColesterol, ésteres 6 cionados se utilizan para poder dede colesterol y otros terminar la edad del huevo; así, la prueba de flotación esta basada en Fuente: Belitz HD. Química de los alimentos, 1997. los cambios de densidad, el examen al trasluz o mediante un ovoscopio Entre los que se encuentra libres están glucosa, mapermite ver la posición y forma de la yema, la menosa, galactosa, arabinosa, xilosa y ribosa. Hay aproxidida de la cámara de aire para valorar pérdidas de madamente un 0,2% que está unido a proteínas. agua, etc. El color anaranjado de la yema se debe a la preLa pérdida de calidad durante el almacenamiensencia de carotenos asociados a lipoproteínas y to se puede minimizar disminuyendo la temperatuxantofilas (luteína y zeaxantina). ra, a valores entre 0 y 1,5 ºC y con una humedad relativa entre el 85 y el 90%. Tabla 4. LÍPIDOS DE LA YEMA DEL HUEVO

3. Modificaciones durante el almacenamiento Los huevos sufren una serie de modificaciones durante el almacenamiento que tienen repercusiones en su calidad. Una de ellas es la pérdida de anhídrido carbónico, que hay disuelto en el albumen, a través de la cáscara, lo que origina un aumento del pH en la clara. Recién puesto el huevo, la clara tiene un pH entre 7,4 y 7,9; con el paso del tiempo éste llega a 9,4. La variación del pH esta asociada a una fluidificación de la clara. En la yema los cambios de pH oscilan desde 6 a 6,5 (cambios producidos manteniendo el huevo a 37 ºC durante 18 días). Otro efecto es la cesión de vapor de agua a través de la cáscara, cuya consecuencia es una disminución de la densidad (la densidad del huevo recién puesto es de aproximadamente 1,086 g/cm3; diariamente puede perder 0,0017 g/cm3) y un aumento de la cámara de aire.

4. Contaminación y microbiología del huevo: Salmonella 4.1.Tipos de contaminación del huevo Se considera contaminación, en su sentido más amplio, la presencia extraña de un elemento vivo o inerte en otro y que modifica las cualidades de este último, con consecuencias tanto funcionales (pérdida de propiedades tecnológicas, de valor nutritivo y de valor comercial) como de tipo sanitario (intoxicaciones). Atendiendo a su origen podemos hablar de: • Contaminación química, no detectable a simple vista al localizarse en el interior del huevo, unida químicamente a sus componentes (residuos de insecticidas, metales pesados, medicamentos de uso veterinario, etc.).

157

Capítulo 2.5.


• Contaminación física, fundamentalmente suciedad por restos de heces y/o de orina, plumas, manchas de sangre, etc. • Contaminación microbiológica, tanto por bacterias como por hongos procedentes de la propia gallina, de las superficies de contacto o del ambiente. Por su trascendencia sanitaria, es la de mayor interés en este Capítulo. Figura 3. Putrefacción negra (por Proteus).

4.2. Microbiología del huevo En principio el huevo se considera “prácticamente” estéril hasta el momento de la puesta, aunque ello solamente es cierto para los microorganismos alterantes, ya que puede ser infectado de forma congénita, particularmente por Salmonella enteritidis y algunas otras especies de Salmonella. De manera general, la contaminación microbiana del huevo puede producirse por tres vías: • Transovárica: contaminación de la yema en el proceso de formación. • Oviductal: contaminación de la membrana vitelina y/o albumen durante su paso por el oviducto. Es la principal vía de contaminación por S. enteritidis. • Transcascárida: penetración de las bacterias desde el exterior de la cáscara hacia el interior. Es la forma más habitual de contaminación del huevo (90%). La alteración microbiana de los huevos puede tener su origen tanto en la puesta y recogida (estado sanitario de las ponedoras, suciedad de los gallineros, etc.), como en las manipulaciones posteriores a que son sometidos los huevos (choques, cepillados y lavados), en sus condiciones de envasado, transporte y almacenamiento y finalmente en las manipulaciones realizadas por el consumidor. Dicha alteración depende fundamentalmente de la carga microbiana, es decir el número y tipo de microorganismos presentes en la cáscara; de factores extrínsecos al huevo, tales como temperatura y humedad relativa; y, de factores intrínsecos, particularmente pH, nutrientes y barreras físicas y químicas (inhibidores y factores antinutritivos). El calor acelera la actividad de las enzimas que contienen normalmente los huevos, lo que amenaza alterarlos; la humedad permite el desarrollo de moho en el interior de los huevos y la consecuente aparición de olores anormales. La luz y el oxígeno

158

disminuyen la resistencia de las cáscaras a la penetración microbiana. El envejecimiento está acompañado de una lisis microbiana, ya que disminuye la acción bactericida y bacteriostática de la lisozima, y además el pH de la albúmina desciende con el tiempo, lo que favorece el desarrollo bacteriano. Por otra parte, con el envejecimiento se fluidifica la clara, que deja de soportar y proteger la yema, que por adherencia a la cáscara no tarda en contaminarse. La flora microbiana presente en la cáscara del huevo es muy variada, predominando las bacterias Gram-positivas, aunque en las alteraciones del huevo son sustituidas por Gram-negativas, por sus menores requerimientos nutricionales y mayor velocidad de multiplicación. Cuando la alteración es producida por bacterias se habla generalmente de putrefacciones o podredumbres, siendo las más frecuentes la “putrefacción verde”, producida por Pseudomonas fluorescens; la “putrefacción incolora”, originada por Pseudomonas spp., Achromobacter, coliformes, etc.; y la “putrefacción negra” (Figura 3), principalmente producida por Proteus y Aeromonas. En los huevos rotos predominan Pseudomonas, Proteus, Escherichia y Alcaligenes. Como alteraciones producidas por mohos cabe citar: Manchas amarillas, azules o verdes (Penicillium); negras o marrones (Cladosporium) o rosadas (Sporotrichum); putrefacción que origina la mezcla de clara y yema; y olores variados. En ovoproductos hay que considerar también la posibilidad de alteración por especies resistentes a los tratamientos utilizados: Bacillus, Alcaligenes y Proteus, capaces de sobrevivir a la pasteurización en huevos congelados; y Bacillus o sus esporas en huevo en polvo. Mucha mayor importancia que los microorganismos alterantes, tiene la contaminación del huevo por agentes infecciosos patógenos para el hombre: Salmonella spp. procedente de las heces, que suele


penetrar a través de la cáscara y en ocasiones por vía transovárica; Staphylococcus spp. y Listeria monocytogenes, que podrían causar graves infecciones en ovoproductos recontaminados.

4.3. Salmonelosis en huevos y ovoproductos La salmonelosis es una infección producida por enterobacterias del género Salmonella (Gram-negativos y anaerobios facultativos), en el que se incluyen unos 2.700 serotipos causantes de enfermedad en humanos. Producen cuadros entéricos diversos serotipos de S. enteritidis (99%) y S. typhimurium. Su crecimiento es óptimo a temperaturas de 35 a 37 ºC y a valores de pH de 4 a 9. Se destruyen con un cocinado normal (74 ºC). Se multiplican en el intestino delgado y provocan una reacción inflamatoria en el íleon y colon, que se manifiesta con fiebre, diarrea y cólicos abdominales de diversa gravedad. Las salmonelas son microorganismos de gran ubicuidad en el ambiente; su hábitat natural se encuentra en el canal gastrointestinal del hombre (portadores sanos) y de diversos grupos de animales, entre los que destacan las aves. Estas circunstancias, unidas a la falta de higiene y ausencia de control microbiológico en las granjas e industrias productoras de pienso para animales, han sido la causa de la presencia de Salmonella spp. en la cadena alimentaria. La salmonelosis se asocia típicamente con alimentos animales ricos en proteínas, como carne, aves, huevos y leche y sus derivados. Puede estar presente en otros muchos alimentos a través de la contaminación por el ambiente. Con respecto a la importancia del huevo y los ovoproductos como frecuente causa de salmonelosis en el hombre por transmisión transovárica de S. enteritidis (ver apartado 4.2), experimentalmente se ha demostrado que el porcentaje de huevos infectados por esta vía es muy bajo (menor del 3% en condiciones experimentales extremas de contagio), por lo que un huevo limpio procedente de una ponedora no infectada no debe estar contaminado por Salmonella en su interior. En cambio, los huevos sucios puestos por aves enfermas son potencialmente peligrosos, ya que las envolturas pueden haberse contaminado desde el exterior. De hecho, en los huevos en que se encuentran Salmonella, éstas están localizadas en la parte inte-

rior de la cáscara y en las membranas envolventes, muy pocas veces en la clara y excepcionalmente en la yema, lo que revela una contaminación externa por las heces en la cloaca. En ovoproductos la contaminación por Salmonella puede deberse a: • Mezcla de un huevo contaminado con millares de huevos sanos. • Deficiente limpieza y desinfección del material. • Manipuladores que actúen como portadores sanos. • Mantenimiento de las mezclas a temperaturas superiores a las aconsejadas. No obstante, el riesgo de salmonelosis originada por ovoproductos es muy bajo, ya que en todo proceso de elaboración es obligatoria la pasteurización de la materia prima (ver apartado 7.3.2). En conclusión, un huevo fresco procedente de ponedoras sanas, recogido y manejado en condiciones higiénicas de garantía, no permite pensar en una contaminación en origen; en cuanto a los ovoproductos el riesgo de contaminación por Salmonella spp. es similar al que se registra en otros procesos de transformación industrial de alimentos naturales, tales como la leche, derivados cárnicos o productos de la pesca.

5.Valor nutricional del huevo El huevo fue durante mucho tiempo un alimento apreciado por sus cualidades nutritivas, ya que suponía una fuente buena y económica para obtener proteínas de alto valor nutricional, pero además el huevo tiene otros nutrientes que hacen de él un alimento a incluir en la alimentación cotidiana de una familia. A la hora de hacer una valoración sobre el contenido en nutrientes se constata que la composición del huevo, para determinadas sustancias nutritivas, no es constante, y en una amplia revisión se pueden encontrar valores muy dispares. Esto se debe a que la composición de la alimentación de la gallina, así como el sistema de crianza, tiene una influencia directa sobre este aspecto. Por ejemplo, si nos fijamos en los macronutrientes, son los lípidos los que pueden tener una mayor variabilidad en función de la composición del pienso de las gallinas. Otro ejem-

159

Capítulo 2.5.


Tabla 5. CONTENIDO DE ENERGÍA Y MACRONUTRIENTES DEL HUEVO Composición del huevo (peso total: 59 g; cáscara: 9 g; clara: 33,4 g; yema: 16,6 g)

Nutrientes/energía

Entero

Clara

Yema

29,33 17 3,52 0,34 0,21

8,10 59 2,78 5,12 0,30 0,29

Valor aproximado Agua (g) Energía (kcal) Proteínas (N x 6,25) (g) Lípidos (g) Hidratos de carbono (g) Cenizas (g)

37,66 75 6,25 5,01 0,61 0,47

Fuente: Supplement-Agriculture Handbook N.º 8. Human Nutrition Information Service. USDA, 1989.

plo es el contenido de vitaminas liposolubles y sobre todo de la vitamina D, hasta tal punto que se pueden encontrar tablas de composición donde no se incluye este nutriente. En cuanto a los oligoelementos, su concentración está estrechamente relacionada con la composición del pienso de las gallinas. De las muchas fuentes bibliográficas consultadas se ha elegido la tabla de composición utilizada por el Instituto Americano del Huevo, por ser bastante completa en cuanto a micronutrientes y estar elaborada con valores medios de los análisis químicos de muestras representativas de huevos. Al observar las Tablas 5-10, podemos apreciar la diversidad de nutrientes que tiene el huevo. Es interesante destacar un aporte energético moderado, cuyo valor depende fundamentalmente del contenido graso.

5.1. Proteínas Las proteínas del huevo contienen todos y cada uno de los aminoácidos esenciales, como se puede apreciar en la Tabla 6. Durante mucho tiempo, la “proteína del huevo” fue considerada proteína patrón para evaluar la calidad nutricional de las proteínas alimentarias. Las nuevas Ingestas Dietéticas de Referencia, siguiendo las modificaciones establecida por la FAO/OMS en 1985, han establecido un patrón basándose en las necesidades de aminoácidos esenciales del preescolar (niños de 1 a 3 años). Si comparamos estos aminoácidos con los

160

que tiene la proteína del huevo entero (Tabla 7), se observa que todos están en cantidades superiores al patrón. El consumo de huevos está especialmente indicado en la infancia y en la gestación, situaciones en las que hay una necesidad proteica mayor tanto en cantidad como en calidad. La ingesta de un huevo diario supondría cubrir aproximadamente el 18% de la ingesta recomendada de proteína para un niño, y un 9% para la mujer gestante, con tan sólo 71 kcal de aporte energético, y sobre todo con una utilización proteica neta del 100%. También está aconsejada su ingesta para la generación de masa muscular, tanto en los casos de deportistas que desean incrementarla, como en los mayores, para evitar pérdidas importantes debidas a la edad. El huevo tiene un especial protagonismo en las dietas hiperproteicas. Éstas antes se basaban en altos niveles de proteína procedentes de carnes o lácteos, que aportaban además muchas grasas, lo que no ocurre en el caso del huevo. Este alimento permite separar la clara, donde se encuentra el mayor contenido en proteínas, de la yema, donde el contenido en lípidos es importante, pudiendo de esta forma aumentar el consumo de proteínas con un bajo aporte energético. Investigaciones realizadas por el Instituto de Fermentaciones Industriales del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en colaboración con el Instituto de Farmacología y Toxicología de la Universidad Complutense de Madrid han


Tabla 6. CONTENIDO EN AMINOÁCIDOS DEL HUEVO Composición del huevo (peso total: 59 g; cáscara: 9 g; clara: 33,4 g; yema: 16,6 g)

Proteínas (g) Alanina Arginina Ácido aspártico Cistina Ácido glutámico Glicina Histidina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Fenilalanina Prolina Serina Treonina Triptófano Tirosina Valina

Entero

Clara

Yema

0,348 0,375 0,628 0,145 0,816 0,210 0,148 0,341 0,534 0,449 0,195 0,332 0,249 0,465 0,300 0,076 0,255 0,381

0,203 0,191 0,358 0,091 0,467 0,123 0,079 0,199 0,296 0,239 0,121 0,205 0,137 0,242 0,160 0,043 0,137 0,224

0,143 0,199 0,272 0,050 0,353 0,086 0,072 0,141 0,244 0,221 0,069 0,119 0,116 0,238 0,148 0,033 0,124 0,155


Tabla 7. COMPARACIÓN DE AMINOÁCIDOS ESENCIALES DE LA PROTEÍNA DEL HUEVO CON LA PROTEÍNA PATRÓN Aminoácidos (mg/g)

Proteína patróna (mg/g)

Proteína del huevob (mg/g)

Histidina Isoleucina Lisina Leucina Metionina + cisteína Fenilalanina + tirosina Treonina Triptófano Valina

18 25 55 51 25

23 54 71 85 54

47

93

27 7 32

48 12 55

a b

Basada en los requerimientos de aminoácidos para el preescolar (1-3 años). IOM, 2002. Calculada a partir de los datos de las Tablas 5 y 6.

161

Capítulo 2.5.


Tabla 8. COMPOSICIÓN DE LOS LÍPIDOS DEL HUEVO Composición del huevo (peso total: 59 g; cáscara: 9 g; clara: 33,4 g; yema: 16,6 g)

Lípidos

Entero

Clara

Yema

Triglicéridos (g) Ácidos grasos saturados (g) Ácidos grasos monoinsaturados totales (g) Ácido oleico (18:1n-9) (g) Ácido eicosanoico (20:1n-9) (g) Ácidos grasos poliinsaturados totales (g) Ácido linoleico (18:2n-6) (g) Ácido linolénico (18:3n-3) (g) Ácido araquidónico (20:4n-6) (g) Ácido eicosapentaenoico (20:5n-3) (g) Ácido docosahexaenoico (22:6n-3) (g) Colesterol (mg) Lecitina (g) Cefalina (g)

4,327 1,550 1,905 1,736 0,014 0,682 0,574 0,017 0,071 0,002 0,018 213 1,15 0,23

-

4,428 1,586 1,949 1,776 0,014 0,698 0,587 0,017 0,073 0,002 0,019 213 1,11 0,219


mostrado cómo, a partir de hidrolizados de la proteína de la clara, se pueden obtener péptidos capaces de reducir la presión arterial de ratas hipertensas, y, sin embargo, no modifican la presión arterial de ratas normotensas. Estos péptidos han mostrado actividad inhibidora de la enzima convertidora de la angiotensina in vitro y actividad antihipertensiva en animales de experimentación. Estos estudios, que requerirán confirmación en humanos, abren una puerta para una futura utilización de estos péptidos bioactivos como aditivos o ingredientes funcionales, y para su empleo para el tratamiento o prevención de la hipertensión arterial.

5.2. Lípidos El contenido en lípidos de la yema presenta un interés en su composición que merece ser comentado. De acuerdo con los datos expuestos en la Tabla 8, la calidad de la grasa del huevo, expresada como la relación ácidos grasos poliinsaturados/ ácidos grasos saturados, se considera aceptable al tener un valor de aproximadamente 0,5. Además, contribuye al aporte necesario de un ácido graso esencial, el ácido linoleico.

162

Por otra parte está el colesterol, cuyo contenido es de aproximadamente 500 mg/100 g de huevo (porción comestible). Este dato es lo que hizo que en los años 60 disminuyera su consumo, al conocerse los resultados de estudios que relacionaban la ingesta dietética de colesterol con niveles altos de colesterol plasmático y con la prevalencia de enfermedades cardiovasculares. Más tarde se comprobó que la reducción del colesterol de la dieta no producía una reducción importante de los niveles plasmáticos de colesterol, ni tampoco se producía una menor incidencia de enfermedades cardiovasculares. Esto llevó a replantear el papel del colesterol de la dieta. En este sentido se han realizado estudios en amplios grupos de población, tales como el realizado en 177.000 personas de ambos sexos en los Estados Unidos y cuyo resultado indicaba que no había correlación entre el consumo de huevo y la incidencia de enfermedades cardiovasculares. No se hallaron diferencias entre el grupo que consumía menos de un huevo a la semana y los que consumían más de un huevo al día. Otros estudios, en los que se ha mantenido un seguimiento durante catorce años en 80.000 mujeres y 37.851 hombres, concluyen que es muy improbable que consumir más de un huevo al día


conlleve ningún riesgo de enfermedad cardiovascular, y que el colesterol dietético no incrementa el riesgo de patología coronaria y cardiovascular, en general. En una revisión sobre el papel del colesterol dietético en relación con el riesgo de accidentes coronarios, Kritchevsky y Kritchevsky (2000) observaron que, cuando se tiene en cuenta no sólo el consumo de colesterol sino otros factores dietéticos, este riesgo diminuye y supone sólo un 6% para una ingesta de 200 mg de colesterol/1.000 kcal/ día. McNamara et al. (2000) han aportado datos más concluyentes en su revisión de 167 estudios sobre ingesta de colesterol y su repercusión en sus niveles plasmáticos. Estos autores recogen que un aumento de 100 mg/día en la dieta produce un cambio de 2,2 mg/dl en la concentración plasmática de colesterol. Al mismo tiempo, se ha visto que este incremento dietético va acompañado de un aumento de la fracción LDL en 1,9 mg/dl y de 0,4 mg/dl de la fracción HDL, por lo que la relación LDL/HDL se modifica de 2,60 a 2,61 al aumentar la ingesta en 100 mg/día. Cuando se han diseñado estudios en los que se ha forzado la ingesta de colesterol a niveles de 750 y 1.500 mg/día, el resultado ha mostrado que el efecto hipercolesterolemiante no es significativo siempre que la dieta presente una relación de ácidos grasos poliinsaturados/ácidos grasos saturados suficientemente elevada. A estos estudios hay que añadir los realizados por Koo et al. sobre el papel de la lecitina (fosfatidilcolina) de la yema y la absorción intestinal de colesterol. En modelos animales se ha demostrado una reducción significativa de la absorción intestinal de colesterol por acción de la lecitina de la yema. Los intentos realizados para conseguir una disminución del contenido en colesterol de los huevos, mediante selección genética, no han dado buenos resultados. A diferencia del colesterol, la presencia de cantidades apreciables de ácidos grasos n-3 (ácido αlinolénico, ácido eicosapentaenoico y ácido docosahexaenoico), ha sugerido la posibilidad de enriquecer el huevo en estos ácidos grasos. Esto se ha podido conseguir utilizando semillas de linaza, que son ricas en ácido α-linolénico, obteniéndose al cabo de 20 días de alimentación con un 5% de aceite de linaza huevos enriquecidos en α-linolénico y en ácido docosahexaenoico.

Más recientemente, una compañía estadounidense ha descubierto un tipo de alga que posee un alto contenido en ácido docosahexaenoico. Actualmente se utiliza como parte del pienso de las gallinas, en sustitución de los aceites de pescado que también se utilizaron para enriquecer el huevo en ácido docosahexaenoico, pero que presentaban muchos inconvenientes. El producto podía adquirir sabor a pescado y, además, se necesitaba una serie de procesos químicos y de refinación que encarecían notablemente la producción. Pero, al igual que sucede con todos los alimentos que poseen una cantidad mayor de determinados nutrientes, el abuso puede resultar perjudicial. De hecho, el exceso de ácido eicosapentaenoico en la dieta puede provocar defectos en la coagulación de la sangre.

5.3.Vitaminas y minerales En las Tablas 9 y 10 se muestran los contenidos medios de vitaminas y minerales. Los valores se pueden ver afectados por el contenido de estos nutrientes en el pienso. En un trabajo de revisión se calculó la eficacia de la transferencia de vitaminas del pienso al huevo, a partir de los datos de investigaciones que citaban el nivel de vitaminas en la dieta, el consumo de pienso y el peso del huevo. Se vio que, cuando los niveles de vitaminas en el pienso eran el doble de las necesidades de la ponedora, la transferencia de éstas al huevo era alta para vitamina A, riboflavina, ácido pantoténico, biotina y vitamina B12, media para vitamina E y D, y baja para vitamina K, tiamina y folatos. En cuanto al contenido en minerales, y refiriéndonos a los datos de la Tabla 10, éste cubre un 10% de las recomendaciones para el hombre de hierro y zinc, un 16% para las de yodo y un 18% para las de selenio.

5.4. Otros componentes a) Luteína y zeaxantina Estas xantofilas se encuentran en la yema y son las responsables de su color amarillo. En los últimos años han recibido una especial atención al conocerse el carácter antioxidante de las mismas y su papel en la prevención de la degeneración macular y de la formación de cataratas. Ambos pigmentos,

163

Capítulo 2.5.


Tabla 9. CONTENIDO EN VITAMINAS DEL HUEVO Composición del huevo (peso total: 59 g; cáscara: 9 g; clara: 33,4 g; yema: 16,6 g)

Vitaminas

Entero

Clara

Yema

A (UI) D (UI) Tocoferol (mg) Cianocobalamina (μg) Biotina (μg) Ácido fólico (μg) Niacina (mg) Ácido pantoténico (mg) Piridoxina (mg) Riboflavina (mg) Tiamina (mg)

317 240,5 0,70 0,50 90,98 23 0,037 0,627 0,070 0,254 0,031

0,07 20,34 1 0,031 0,04 0,001 0,151 0,002

323 240,5 0,70 0,52 70,58 24 0,002 0,632 0,065 0,106 0,028

Otros compuestos de interés Colina (μg) Inositol (mg)

2.150,06 50,39

0,42 10,38

2.150,97 30,95


pero sobre todo la luteína, se acumulan en el cristalino y en la región macular de la retina. El papel antioxidante de estas moléculas se trata más ampliamente en el Capítulo 1.20. b) Colina Otro componente interesante que aporta el huevo es la colina, amina que forma parte de moléculas orgánicas tan importantes para el funcionamiento y la integridad estructural de las células como la acetilcolina, la fosfatidilcolina y la esfingomielina. Esta sustancia puede ser sintetizada de novo en nuestro organismo, aunque se ha demostrado que una ingesta crónica deficiente produce alteraciones hepáticas, renales, pancreáticas, de la memoria y del crecimiento. En las Ingestas Dietéticas de Referencia se ha incluido como compuesto esencial (ver Capítulo 1.15). Las Ingestas Adecuadas se sitúan en 425 mg/día para mujeres y 550 mg/día para hombres. Un huevo de unos 60 g contiene aproximadamente unos 215 mg, lo que proporciona casi el 50% de la Ingesta Adecuada. Las necesidades de colina son superiores durante el embarazo (Ingesta Adecuada = 450 mg/ día). Algunos autores apuntan que la patología denominada “hígado graso”, o esteatosis hepáti-

164

ca, que suele presentarse con alguna frecuencia en el tercer trimestre del embarazo, se puede deber a un déficit de colina en la dieta. Pero, además, esta necesidad de colina esta aumentada aún más durante la lactancia (Ingesta Adecuada = 550 mg/ día), por lo que el huevo está especialmente indicado en las dietas de las madres en fase de lactancia, excepto en las alérgicas, ya que el aporte de cantidades suficientes de colina es fundamental para el desarrollo del sistema nervioso del niño en los primeros meses de vida. En el huevo, la colina se encuentra formando parte de fosfolípidos, de los que el más abundante es la fosfatidilcolina.Ya se ha comentado cómo esta sustancia está relacionada con la absorción del colesterol, pero además incrementa la secreción de bilis y previene su estancamiento en la vesícula, contribuyendo a evitar la formación de cálculos en la misma y favoreciendo su eliminación. Por otra parte, el aporte de colina está también indicado en mayores, por su papel en la mejora de la función mental de personas con déficit en acetilcolina como son los pacientes con enfermedad de Alzheimer y con demencia senil (ver Capítulo 1.15).


manipulación a la que han sido sometidos es una limpieza en seco de su exterior. Su cáscara está limpia, y Composición del huevo es fuerte y homogénea. Observa(peso total: 59 g; cáscara: 9 g; clara: 33,4 g; yema: 16,6 g) dos al ovoscopio aparecerán completamente claros, sin sombra alguMinerales (mg) Entero Clara Yema na, con yema apenas perceptible y cámara de aire pequeña, la clara seCalcio 25 2 23 rá fina y transparente, sin enturbiaCloruro 870,1 600,0 270,1 mientos, la yema de color uniforme, Cobre 0,007 0,002 0,004 Yodo 0,024 0,001 0,022 pudiendo oscilar del amarillo claro Hierro 0,72 0,01 0,59 al anaranjado rojizo, sin adherencia Magnesio 5 4 1 con la cáscara, manteniéndose cenManganeso 0,012 0,001 0,012 trada y entera. Fósforo 89 4 81 b) Huevos refrigerados: son Potasio 60 48 16 aquellos enteros que se mantienen Sodio 63 55 7 durante un tiempo superior a quinSulfuro 82 56 25 ce días, sin exceder de treinta, desZinc 0,55 0,52 de su puesta, aislados del medio amSelenio 0,01 biente, en cámaras frigoríficas o en Fuente: Supplement-Agriculture Handbook N.º 8. Human Nutrition Informalocales con temperatura no supetion Service. USDA, 1989. rior a 4 ºC. c) Huevos conservados: son los que han permanecido en cáma5.5. Otras propiedades ra frigorífica, o en locales a temperaturas de 0 ºC, por un periodo superior a treinta días e inferior a El huevo apenas produce ácido úrico en el or6 meses. ganismo, por la ausencia de purinas, a diferencia de d) Huevos defectuosos: son huevos rotos, otros alimentos que son fuente de proteínas. incluso parcialmente, pero con las membranas inEs un alimento de fácil digestión, sobre todo tactas y que, sin estar alterados, presentan un olor cuando se consumen pasados por agua. Las proy sabor que no son los característicos, y que en la teínas, sales minerales y vitaminas se digieren fáinspección con el ovoscopio presentan una somcilmente y se absorben en su mayor parte. La exbra oscura o tienen una cámara de aire superior a cepción está en el hierro, que, al igual que ocurre 12 mm de altura. con los alimentos vegetales, necesita el concurso e) Huevos averiados: son los impropios pade la vitamina C para mejorar su absorción intesra el consumo por: tinal. La grasa de la yema se absorbe también fácil• Tener mal olor o sabor. mente al estar emulsionada. La presencia de fosfo• Estar contaminados por bacterias u hongos, lípidos también facilita la absorción. • Estar podridos. • Tener la clara de color verdoso. • Ser sanguíneos o incubados. • Tener cámara de aire superior a 20 mm de altura y muy movible. 6. Clasificación • Haber sido conservados por procedimientos de los huevos no autorizados. El Código Alimentario Español clasifica los hueLos huevos se clasifican en las categorías de cavos en cinco grupos, dependiendo de su conservalidad siguientes (Tabla 11): ción y de las condiciones de su consumo. • Categoría A o “huevos frescos”. a) Huevos frescos: son aquellos que man• Categoría B o “huevos de segunda calidad tienen su color y sabor característicos. La única o conservados”. Tabla 10. CONTENIDO EN MINERALES DEL HUEVO

165

Capítulo 2.5.


Tabla 11. CLASIFICACIÓN DE LOS HUEVOS SEGÚN SU CALIDAD Atributos de calidad

Categoría A

Cáscara y cutícula

Limpias e intactas

Normal e intacta

Cámara de aire

Una altura fija no superior a 6 mm; en el caso de los huevos que vayan a marcarse con la denominación “extra”, no podrá ser superior a 4 mm en el momento del embalaje

Una altura que no supere los 9 mm

Clara

Transparente, sin manchas, de consistencia gelatinosa y exenta de materias extrañas de cualquier tipo

Transparente, sin manchas y exenta de materias extrañas de cualquier tipo

Yema

Sólo visible al trasluz como una sombra, sin contorno claramente definido, que no se separe sensiblemente del centro al someter al huevo a una rotación y que esté exenta de materias extrañas de cualquier tipo

Sólo visible al trasluz como una sombra y exenta de materias extrañas de cualquier tipo

Germen

Desarrollo imperceptible

Desarrollo imperceptible

Olor

Ausencia de olores extraños

Ausencia de olores extraños

Los huevos lavados deberán ajustarse a los criterios establecidos para la categoría A, pero serán clasificados como “huevos lavados”. A su vez los huevos de categoría A se pueden clasificar comercialmente según su peso en: - XL, súper grandes: 73 g o más. - L, grandes: de 63 a 73 g. - M, medianos: de 53 a 63 g. - S, pequeños: menos de 53 g.

6.1.Trazabilidad Como parte de la política alimentaria europea para garantizar la trazabilidad de los productos alimentarios, desde el día 1 de enero de 2004 se han producir cambios de relevancia en la comercialización de los huevos. Los huevos frescos destinados a consumo directo llevarán impreso en la cáscara un código que aporta información sobre la forma de producción, el país de origen y el código de la explotación de producción (Figura 4). Este código se corresponde con el del registro general de establecimientos de gallinas ponedoras del Ministerio de Agricultu-

166

Categoría B

ra, Pesca y Alimentación (MAPA), y se interpreta como sigue: a) Primer dígito: indica la forma de alojamiento de las gallinas: 0, para la producción ecológica. 1, para huevos camperos. 2, para huevos producidos en el suelo. 3, para huevos producidos en jaulas. Estas indicaciones se complementan con las del envase y embalaje, donde deberá indicarse la forma de alojamiento sin codificar (huevos ecológicos, huevos de gallinas camperas, huevos de gallinas criadas en suelo o huevos de gallinas criadas en jaulas). b) Segundo y tercer dígitos: indican el Estado miembro de origen. El código correspondiente a España es “ES”. c) Resto de dígitos: Identificación del establecimiento en el Estado miembro. En España estará compuesto por: • 2 dígitos correspondientes al código de la provincia. • 3 dígitos para el municipio. • 7 dígitos para el establecimiento. La impresión sobre la cáscara se realiza con tinta alimentaria autorizada.


Figura 4. Marcado de los huevos.

Con carácter voluntario, en el etiquetado o marcado de los huevos se podrá incluir la mención del régimen alimentario de las gallinas, el origen, fechas de puesta, de venta recomendada, de embalaje, particularidades del sistema de alojamiento u otras indicaciones que promuevan el consumo de huevos y no den lugar a confusión en el consumidor. No es obligatorio marcar los que el avicultor venda directamente al consumidor o a industrias. Un aspecto esencial de información al consumidor es el que determina la fecha de duración mínima, la de venta recomendada y la de consumo preferente del producto. En este sentido, la legislación comunitaria ha establecido que la fecha de duración mínima para los huevos frescos no será superior a veintiocho días desde la puesta. La fecha de venta recomendada para los huevos frescos no podrá sobrepasar el plazo máximo de 21 días desde la puesta. La fecha de consumo preferente se establece como indicación obligatoria en sustitución de la fecha de clasificación de los huevos, a fin de facilitar una información más segura al consumidor con respecto al producto.

7. Ovoproductos En los últimos años, la producción y el comercio de los derivados del huevo han crecido rápidamente en muchos países. Lo que antes era solamente un recurso para aprovechar los huevos no aptos para el consumo humano directo (huevos sucios o rotos) o no comercializables por su pequeño tamaño, está pasando a ser una técnica industrial que aumenta la calidad de los huevos y por tanto su valor añadido. En Europa, los ovoproductos suponen ya entre el 25 y el 30% del consumo total de huevos. En España, la producción y comercialización de derivados del huevo ha progresado de manera importante desde la prohibición, en el año 1991, del uso del huevo fresco en la restauración colectiva, debido a la facilidad de contaminación microbiana de dicho alimento. Como principales ventajas de los ovoproductos frente al huevo en cáscara, se pueden citar las siguientes: • Cualidades químicas, organolépticas y nutricionales poco variables.

167

Capítulo 2.5.


• Aumento de la seguridad bacteriológica. • Posibilidad de modificación de propiedades tecno-funcionales y nutritivas. • Mayor versatilidad, ya que se puede emplear el derivado apropiado para cada finalidad. • Facilidad de empleo y dosificación. • Sencillez de manipulación y almacenamiento. • Facilitan la distribución y comercio internacional.

7.1. Definición De acuerdo con la legislación vigente (RD 1348/ 1992), se define como ovoproductos a “los productos obtenidos a partir del huevo, de sus diferentes componentes o sus mezclas, una vez quitadas la cáscara y las membranas y que están destinados al consumo humano; podrán estar parcialmente completados por otros productos alimenticios o aditivos; podrán hallarse en estado líquido, concentrado, desecado, cristalizado, congelado, ultracongelado o coagulado”. Tecnológicamente también se consideran ovoproductos los destinados a distintas aplicaciones industriales no alimentarias y los componentes extraídos de la yema o clara, como la lecitina o la lisozima.

7.2.Tipos y clasificación 7.2.1.Tipos de ovoproductos Atendiendo al criterio utilizado, se pueden establecer los siguientes tipos de ovoproductos: a) Por sus componentes: • Primarios (líquidos): huevo entero, yema, clara y mezclas diversas. • Secos: concentrados (20-25% de humedad) o deshidratados (3-5% humedad). • Compuestos: incorporan otros ingredientes distintos, aunque los procedentes del huevo deben suponer al menos el 50%. b) Por su forma física y tratamiento: • Líquidos frescos/refrigerados, pasteurizados o no pasteurizados. • Líquidos concentrados, pasteurizados o no pasteurizados. • Congelados o ultracongelados. c) Por su modo de empleo:

168

• Ingredientes: utilizados como materias primas para la elaboración de otros alimentos o de ciertos productos industriales. • Productos de valor añadido: preparados precocinados en los que el huevo es ingrediente exclusivo o principal. • Componentes aislados. obtenidos por fraccionamiento de la yema o de la clara. d) Por la duración de su vida comercial: • Corta: ovoproductos líquidos sometidos a pasteurización convencional, cuya duración es de 5 a 12 días, en función de la temperatura de refrigeración. • Media: líquidos ultrapasteurizados (4 a 6 semanas) y concentrados (varios meses, a temperatura ambiente). • Larga: productos desecados y congelados (hasta 1 año) y desecados o deshidratados, ya sea por calor o por liofilización.

7.2.2. Clasificación De acuerdo con la International Egg Commission (IEC), los ovoproductos para uso alimentario se clasifican en seis grupos: (A) Huevo entero. (B) Yema. (C) Albumen. (D) Huevos cocidos. (E) Huevos revueltos. (F) Varios. Dentro de cada grupo se incluyen productos refrigerados, congelados y deshidratados, en los que el huevo puede ser componente único o llevar añadidos sal, azúcar, fluidificantes, etc.

7.3. Elaboración de ovoproductos En la Figura 5 se presenta un esquema general de los principales procesos tecnológicos que tienen lugar en la elaboración de ovoproductos.

7.3.1. Pretratamientos Para conseguir un huevo pasteurizado de calidad es necesario que el producto a pasteurizar llegue en condiciones óptimas. Como etapas previas al tratamiento térmico, que van a influir en la calidad del producto final, cabe citar: a) Recogida, transporte y almacenamiento. Para obtener un buen producto es indispensable recoger el huevo inmediatamente tras la


Figura 5. Esquema general de obtención de ovoproductos.

puesta y descender su temperatura interna desde el transporte. Por otra parte, la separación de la yema y la clara es más fácil a bajas temperaturas. Si el almacenamiento se va a prolongar, pero nunca más de 7 a 10 días, se deben realizar ciertas manipulaciones que aseguren la calidad de los huevos: • Almacenar el producto refrigerado ligeramente por encima de la temperatura de congelación (-1 ºC). • Mantener la cámara con una humedad relativa del 80%, para impedir la pérdida de humedad del huevo a través de los poros.

• Incrementar la concentración de CO2 de la cámara y/o rociar los huevos con una aspersión de aceite mineral que tapone los poros y disminuya la pérdida de CO2, evitando así que aumente el pH. • En el caso de almacenamientos muy prolongados, se puede recurrir a la termoestabilización, consistente en sumergir el huevo en agua o aceite caliente durante un tiempo breve pero suficiente para eliminar la contaminación externa de la cáscara y coagular la primera capa de albúmina, que actuará como barrera frente a la entrada de microorganismos y al intercambio de gases.

169

Capítulo 2.5.


b) Lavado. Es una etapa obligatoria en la obtención de ovoproductos en todos los países. Generalmente se realiza inmediatamente antes de su utilización en la línea de producción, y ocasionalmente antes de su almacenamiento. Consiste en la aplicación de agua a presión, con detergentes y desinfectantes, sobre los huevos a temperatura de 40 a 50 ºC, posterior aclarado con aspersiones a 80 ºC o aspersiones de agua clorada a 45 ºC y secado completo con aire caliente. c) Cascado y separación de los componentes. La selección de los huevos para eliminar los de mala calidad (agrietados, manchados, podridos, etc.) se realiza electrónicamente. La operación de cascado y vaciado del contenido del huevo se lleva a cabo en equipos totalmente automatizados, capaces de romper el huevo y de separar clara y yema cuando ello es necesario, a un régimen de entre 5.000 y 180.000 huevos por hora. d) Filtrado, refrigeración y homogeneización. El filtrado permite la eliminación de restos de cáscara y de las chalazas. En la actualidad se utilizan filtros autodeslodantes, aunque en ocasiones esta separación se realiza por centrifugación. Posteriormente se efectúa una ligera homogeneización, de manera que la viscosidad sea la misma en todo el producto líquido. La refrigeración a temperaturas de entre 3 y 4 ºC sólo es necesaria cuando la mezcla líquida no pasa directamente al pasteurizador. e) Eliminación de restos de glucosa. La presencia de glucosa en el huevo puede ocasionar pardeamientos no enzimáticos (reacciones de Maillard) en la elaboración de huevo pasteurizado en polvo, y la disminución de las propiedades espumantes de la albúmina. La glucosa se elimina por fermentación mediante levaduras, bacterias no proteolíticas o enzimas como la glucosa oxidasa y la catalasa, o bien por ultracentrifugación, que permite eliminar el agua y con ella hasta el 50% de la glucosa.

7.3.2. Pasteurización Aunque el huevo es, en principio, estéril en su interior, se puede contaminar fácilmente a través de la cáscara manchada por heces de gallina, por la manipulación, o por el equipo y el envase. El proceso térmico de pasteurización garantiza la eliminación de los microorganismos patógenos que puedan encon-

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trarse en el huevo líquido, principalmente Salmonella enteritidis, así como el mantenimiento de las características físico-químicas y tecnológicas del producto, y es un tratamiento obligatorio en la elaboración de ovoproductos en todos los países. La principal dificultad que presenta la pasteurización se debe a que el huevo es una solución muy rica en proteínas termosensibles. La temperatura máxima a aplicar está limitada por la coagulación de la clara; los tratamientos más intensos se emplean en huevo entero y yema, que admiten tratamientos a temperaturas entre 65 y 68 ºC durante 2 a 3 minutos; y los más suaves en las claras, que son sometidas a temperaturas inferiores a 60 ºC. Según el tratamiento aplicado, la duración de los productos oscilará entre 2 y 12 días. Previamente a la pasteurización de la clara es frecuente que se lleven a cabo distintos tratamientos, con la finalidad de disminuir la resistencia bacteriana, lo que permite aplicar temperaturas más suaves, y de aumentar la termoestabilidad de las proteínas. Entre ellos cabe destacar la adición de amonio para asegurar la capacidad aireante de la albúmina en polvo y la adición de azúcar o sal, o bien de citrato sódico, encaminadas a estabilizar las proteínas en la elaboración de albúmina líquida. La pasteurización también puede llevarse a cabo por procesos de UHT, empleándose temperaturas de 70 ºC durante 90 segundos, lo que permite alargar la vida útil del producto de 4 a 6 semanas e incluso hasta seis meses, según el producto tratado. Es imprescindible el envasado aséptico y el almacenamiento en refrigeración, a menos de 5 ºC. Para comprobar la destrucción total de Salmonella, se suele realizar el test de la α-amilasa, o bien investigar el crecimiento de Salmonella seftenberg, una de las especies más termorresistentes. La determinación del porcentaje de pérdida de proteína soluble (% PPS) se utiliza como indicador de la desnaturalización de las proteínas durante el proceso térmico. El valor máximo recomendable es del 5%, suponiendo el 15% la coagulación del producto. Si el ovoproducto está destinado a su venta en forma líquida deberá envasarse asépticamente, para evitar su recontaminación. El producto líquido ya pasteurizado puede someterse a otros procesos para mejorar su conservación, particularmente congelación, concentración y deshidratación.


7.3.3. Congelación Es uno de los procesos más utilizados en la elaboración de ovoproductos. Se pueden congelar huevo entero, yema o clara por separado, mezclas entre ellos y con otros ingredientes, etc. Se realiza habitualmente en cámaras de baja temperatura (-40 ºC) o en congeladores de placas a -25 ºC. Los ovoproductos congelados se pueden conservar hasta 10-12 meses, a temperaturas entre -15 y -18 ºC. Las propiedades funcionales de la clara de huevo no sufren cambios importantes, siempre que el proceso de congelación-descongelación se realice de manera rápida, de manera que en la congelación se formen cristales de agua de pequeño tamaño. La congelación de las yemas por separado provoca aumento de la viscosidad y disminución en la solubilidad del producto descongelado, así como un ligero descenso de su capacidad emulsionante, aunque sin pérdida de valor nutritivo. En el huevo entero se observa también incremento de la viscosidad, aunque de menor importancia que en las yemas, y leve pérdida de la capacidad espumante, por insolubilización o desnaturalización de las proteínas.

7.3.4. Concentración Consiste en la eliminación de parte del agua que contienen los ovoproductos líquidos, mediante evaporación al vacío, lo que puede provocar desnaturalización de las proteínas, y habitualmente por ultrafiltración a través de membranas mediante ósmosis inversa o ultrafiltración. De este modo se obtienen huevo entero y clara con un extracto seco del 40 y del 20%, respectivamente, a los que se añaden sal o azúcar, lo que permite conservar el producto a temperatura ambiente durante varios meses.

7.3.5. Desecación Los ovoproductos desecados o deshidratados son los más habituales, ya que se pueden almacenar a temperatura ambiente sin riesgo de desarrollo microbiano y con menores costes que los líquidos, concentrados o congelados, además de ser más cómodos y fáciles de utilizar. La deshidratación puede realizarse empleando rodillos, aunque para evitar la desnaturalización de

las proteínas se recomienda la atomización a temperaturas comprendidas entre los 160 ºC para la albúmina y los 180 a 230 ºC para la yema. Los ovoproductos deshidratados se pueden conservar al menos un año, aunque pueden producirse cambios en el aroma de las yemas por oxidación de los ácidos grasos de los fosfolípidos. Si el tratamiento térmico no es demasiado elevado y el almacenamiento tiene lugar a temperaturas no muy altas (alrededor de 20 ºC) no se produce pérdida de propiedades funcionales. En general, la capacidad emulsionante y gelificante y la viscosidad de las claras se mantienen bastante bien. En cambio, puede producirse aumento de viscosidad en las yemas y huevos enteros, disminuyendo por ello su capacidad emulsionante.

7.4. Composición nutricional de los ovoproductos La composición nutricional de los derivados del huevo utilizados como base para la elaboración de la mayoría de los restantes ovoproductos se recoge en la Tabla 12. Los datos se refieren a 100 g de producto; para convertir los valores correspondientes a huevo líquido entero en su equivalente en huevos de 50 g, basta con dividir la cifra correspondiente por dos. Debido a su composición, los derivados del huevo son especialmente adecuados para fortificar alimentos de baja calidad proteica.

7.5. Propiedades tecno-funcionales La utilidad de los ovoproductos en gran cantidad de alimentos es debida a sus propiedades funcionales, entre las que destacan la capacidad espumante, la coagulabilidad y el poder emulsionante.

7.5.1. Formación de espuma Es la incorporación de aire a los alimentos, generalmente por batido, para lo cual se utilizan también determinados ingredientes alimentarios, entre ellos levaduras. Huevos y ovoproductos son agentes espumantes especialmente buenos, ya que producen espumas de gran volumen relativamente estables

171

Capítulo 2.5.


Tabla 12. HUEVO LÍQUIDO, CONGELADO Y DESECADO. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL POR 100 g DE PRODUCTO Huevo entero

Líquido/ Congelado Energía (kcal) Proteínas (g) Hidrat. de carbono (g) Grasa total (g) Saturada (g) Monoinsaturada (g) Poliinsaturada (g) Colesterol (mg) Vitamina A (UI) Tiamina (mg) Riboflavina (mg) Piridoxina (mg) Ácido fólico (μg) Niacina (mg) Vitamina B12 (μg) Á. pantoténico (mg) Calcio (mg) Hierro (mg) Magnesio (mg) Fósforo (mg) Potasio (mg) Sodio (mg) Zinc (mg) Cobre (mg) Manganeso (mg)

148 11,95 1,05 10,2 3,15 3,89 1,41 432 525 0,06 0,46 0,16 73 0,08 1,07 1,48 59 1,85 11 202 130 133 1,38 0,05 0,03

Yema

Desecado

Líquida/ Congelada

Desecada

594 47,35 4,95 40,95 35,43 15,34 5,8 1.715 1.410 0,16 0,52 0,35 116 0,05 1,82 3,53 231 6,79 42 831 493 523 5,28 0,2 0,13

303 15,5 1,15 25,6 7,82 9,75 3,63 1.075 0 0,01 0,4 0 3 0,1 0,06 0,16 138 3,34 9 417 118 67 2,88 0,02 0,06

666 34,25 3,6 55,8 48,3 21,13 7,9 2.335 900 0,2 1,54 0,39 171 0,31 3,95 5,91 284 5,42 13 920 244 135 4,93 0,01 0,12

Clara

Líquida/ Congelada

Desecada

47 9,8 1,05 0 0 1.315 0,29 1,88 0,66 244 0,1 5,33 7,77 7 0,05 10 13 136 158 0,02 0,01 0,01

388 79,1 0 0 0 0 0,01 2,53 0,04 18 0,87 0,18 0,78 62 0,15 88 111 1.125 1.280 0,1 0,11 0,01

Fuente: Agricultural Research Service. USDA, 1994.

con el cocinado, debido a que las proteínas coaguladas con el calentamiento se adsorben en la interfase líquido/aire dando lugar a una película elástica.

7.5.2. Coagulabilidad térmica La coagulación de las proteínas del huevo es la transformación de huevo líquido a estado sólido o semisólido, generalmente mediante calentamiento, lo que convierte a huevos y ovoproductos en importantes

172

aglutinantes. La coagulabilidad térmica se produce en la clara alrededor de los 62 ºC y en la yema a 65-70 ºC, aunque está influenciada por diversos factores como el pH, la presencia de sales y de otros ingredientes y la duración del calentamiento.

7.5.3. Emulsificación Es la estabilización de una suspensión en otro medio líquido. La yema de huevo y los productos que la


contienen son excelentes emulsificantes. En la mayonesa, por ejemplo, la yema de huevo actúa como agente emulsificante de la suspensión de aceite en un medio acuoso. Los fosfolípidos y las lipoproteínas de baja densidad contribuyen también a las propiedades emulsionantes de huevo entero y yema.

7.6. Aplicaciones de huevos y ovoproductos Son variadísimas las aplicaciones de huevos y derivados dentro del campo de la alimentación humana. El huevo aporta, además de su alto valor nutritivo, una amplia gama de propiedades funcionales (ver apartado 7.5) que son necesarias para los procesos de fabricación de muchos alimentos, para lo que se utilizan sobre todo ovoproductos congelados y desecados y, cada vez más, componentes extraídos del huevo, como por ejemplo la ovoalbúmina y la lecitina, cuyas propiedades funcionales son así más poderosas que las de la clara o la yema sin fraccionar. También es posible extraer el colesterol con fluidos supercríticos o por otros métodos, lo que ha dado lugar a la comercialización de productos pobres en colesterol. En los últimos años se ha incrementado considerablemente la demanda de ovoproductos destinados a la restauración e inclusive al consumo doméstico: en forma líquida pasteurizada, con o sin aditivos, utilizados como ingredientes de preparaciones culinarias; y, como ovoproductos cocinados, entre los que se incluyen, por ejemplo, el huevo cocido en todas su presentaciones y las tortillas. Los sustitutivos de los huevos son ovoproductos líquidos, refrigerados o congelados, formulados para sustituir al huevo entero, de manera que incluyen solamente la clara, mientras que la yema es reemplazada por otros ingredientes tales como leche desnatada, aceites vegetales, emulsificantes, estabilizantes, antioxidantes, gomas, color artificial, minerales y vitaminas. Por otra parte, como usos no alimentarios de los ovoproductos cabe citar su empleo en la elaboración de vacunas y medios de cultivo, la utilización de proteínas aisladas como agentes antimicrobianos en compuestos farmacéuticos (lisozima) o su aplicación en técnicas de diagnóstico tales como inmunoensayo, histopatología y pruebas genéticas (complejo avidina-biotina), como fuente de calcio y proteínas en la producción

de alimentos para animales, y su uso en la industria cosmética.

8. Producción y consumo El huevo ha formado parte de la dieta de la mayoría de los países por las cualidades ya descritas en los apartados de composición y valor nutricional. Sin embargo, la aceptabilidad de este alimento ha pasado por diversas etapas en las últimas décadas. Concretamente, en los años 50 y 60 era considerado un alimento básico, muy apreciado en la cocina, con una calidad nutricional equivalente a alimentos mucho más caros como carne o pescado. Posteriormente las investigaciones sobre el colesterol y las enfermedades cardiovasculares hicieron que en los años 70 y 80 este alimento fuese prohibido en muchas dietas, y su consumo descendió drásticamente. Al final del pasado siglo, de nuevo el huevo vuelve a recuperar su papel en la dieta al considerar la presencia de sustancias tales como colina o antioxidantes xantofílicos y su papel en el estado de salud. China es el mayor productor del mundo, con 24,8 millones de toneladas en el año 2002, lo que representa el 50% de la producción mundial, seguida de la Unión Europea con 5,68 toneladas (11%) y de los Estados Unidos con 5,5 millones de toneladas (10,6%). España es el cuarto país productor de la Unión Europea y representa el 1,5% de la producción mundial, por detrás de países como Francia, Alemania e Italia. En cuanto al consumo mundial, entre los años 1990 y 2000 pasó de 6,71 a 8,48 kg/persona. Asia y América son los continentes con los mayores consumos per capita de huevos. Según la Comisión Europea, España es el país comunitario donde se consumen más huevos, con una cifra de alrededor de 16 kg/persona/año, o 220 huevos/persona/año. En la Figura 6 se puede observar la evolución del consumo en las pasadas décadas.

8.1. Normativas legales de referencia 1. Huevos • Reglamento (CEE) 1907/90 del Consejo, de 26 de junio de 1990, relativo a determinadas normas de comercialización de los huevos, y sus modificaciones.

173

Capítulo 2.5.


• Reglamento (CE) 2295/2003 de la Comisión, de 23 de diciembre de 2003, por el que se establecen las disposiciones de aplicación del Reglamento (CEE) n.° 1907/90 del Consejo, relativo a determinadas normas de comercialización de los huevos. 2. Ovoproductos • Resolución de 16 de diciembre de 1975, de la Dirección General de Sanidad, por la que se señalan los aditivos autorizados para uso en la elaboración de huevos y ovoproductos. • Real Decreto 1254/1991, de 2 de agosto, del Ministerio de Sanidad Figura 6. Evolución del consumo de huevos en España desde 1987 a 2000. y Consumo, por el que se dictan normas para la preparación y con• Reglamento (CEE) 1274/91 de la Comisión, de servación de la mayonesa de elaboración propia y 15 de mayo de 1991, por el que se establecen las otros alimentos de consumo inmediato en los que disposiciones de aplicación del Reglamento (CEE) figura el huevo como ingrediente. 1907/90 relativo a determinadas normas de co• Real Decreto 1348/1992, de 6 de noviembre, mercialización de los huevos. por el que se aprueba la Reglamentación Técnico• Reglamento (CE) n.º 5/2001 del Consejo, de 19 Sanitaria que regula la producción y comercializade diciembre de 2000, por el que se modifica el Reción de los ovoproductos. glamento (CEE) n.º 1907/90, relativo a determina• Decisión (CE) 97/38 de la Comisión, de 18 de das normas de comercialización de los huevos. diciembre de 1996, por la que se adoptan las condi• Real Decreto 372/2003, de 28 de marzo, por el ciones específicas para la importación de ovoproque se establece y regula el Registro general de esductos destinados al consumo humano (DO L n.º tablecimientos de gallinas ponedoras. 14, de 17 de enero de 1997).

174


9. Resumen  En este Capítulo se estudia la composición del huevo de gallina, su valor nutricional, los cambios que puede sufrir durante el almacenamiento y que influyen en su calidad nutritiva y comercial, las posibles contaminaciones, así como los derivados que comercialmente se pueden obtener de él (ovoproductos).

 El huevo puede favorecer el valor nutricional de una dieta saludable, a lo largo de todas las etapas de la vida.

 El huevo es un alimento importante desde el punto de vista nutricional, industrial y gastronómico. Es apreciado por su contenido en nutrientes, tiene una amplia utilización en la industria alimentaria (entero o como ovoproducto), es fácil de preparar y forma parte de muchos platos y recetas.  Está incluido dentro de los alimentos proteicos ya que el conjunto de sus proteínas contiene todos y cada uno de los aminoácidos considerados esenciales y en cantidades adecuadas a las necesidades nutricionales del hombre.  Los lípidos de la yema proporcionan ácidos grasos esenciales, ácido linoleico y α-linolénico, así como metabolitos tales como ácido araquidónico, ácido eicosapentaenoico y ácido docosahexaenoico. En los últimos años se ha desarrollado una tecnología que permite enriquecer el contenido de los huevos en ácido docosahexaenoico.  Tiene un alto contenido en colesterol, lo que ha propiciado durante algunas décadas que se postergara su consumo, al relacionarlo con la prevalencia de enfermedades cardiovasculares. En la actualidad, un mejor conocimiento del papel del colesterol de la dieta en el desarrollo de estas patologías está haciendo que se vuelva a incidir en un mayor consumo de este alimento.  Otras ventajas destacables del huevo son su contenido de vitaminas y minerales, así como el aporte de sustancias tales como colina, o de antioxidantes como luteína y zeaxantina.  A partir del huevo entero, de la clara o de la yema, se pueden elaborar una amplia gama de productos de amplia utilización en la industria alimentaria y en restauración.

175

Capítulo 2.5.


10. Bibliografía Interesante trabajo que revisa los conocimientos más actuales acerca de la importancia del huevo en la nutrición y en la salud. Moutney GJ, Parkhurst CR. Tecnología de productos avícolas. Editorial Acribia. Zaragoza, 2001. Manual moderno sobre los procedimientos tecnológicos implicados en la producción, comercialización y elaboración de huevos y derivados. Belitz HD, Grosch W. Química de los alimentos, 2ª ed. Editorial Acribia. Zaragoza, 1997. El capítulo 11 dedicado al huevo trata este alimento de forma clara y sencilla. Hace especial énfasis en la composición de las distintas partes del mismo. Código Internacional recomendado de prácticas de higiene para productos del huevo. CAC/RCP 15-1976 (revisado en 1978 y 1985). www.sagpya.mecon.gov.ar/0 -3/normativa/ codex/rcp/15-1985.PDF A pesar del tiempo transcurrido desde la última revisión, es de gran utilidad para conocer las bases para el control higiénico sanitario de la producción, elaboración y comercialización de huevos y derivados. Fennema OR. Química de los alimentos, 2ª ed. Editorial Acribia. Zaragoza, 2000. Edición actualizada de uno de los manuales de química de los alimentos de mayor difusión, en el que se estudian todos los aspectos sobre composición química y propiedades funcionales del huevo. Jay JM. Microbiología moderna de los alimentos, 4ª ed. Editorial Acribia. Zaragoza, 2002. Libro en el que se tratan detalladamente todos los aspectos relacionados con las alteraciones y contaminaciones microbiológicas de los alimentos de mayor riesgo. Meister K (ed.). The role of eggs in the diet: Update. American Council on Science and Health. New York, 2002.

11. Enlaces web  www.institutohuevo.com/scripts/index.asp  www.aeb.org  www.internationalegg.com  www.enc-online.org  www.eepa.org  inprovo.com

176

Ordóñez JA (ed.). Tecnología de los alimentos. Vol. II. Alimentos de origen animal. Ed. Síntesis. Madrid, 1998. En el capítulo 14, destinado a huevos y ovoproductos, describe de manera sencilla la tecnología de elaboración de ovoproductos. Sastre A, Ortega R, Tortuero F, et al. (eds.). Lecciones sobre el huevo. Instituto de Estudios del Huevo. Madrid, 2002. Libro que resume diferentes conferencias y ponencias, impartidas por especialistas en la materia, en los últimos años, sobre el tema objeto de este Capítulo. Stadelman WJ, Cotterill OJ. Egg science and technology, 4th ed. Avi Pub. Co. Inc. Wesport, USA, 1995. Libro muy completo, que trata todos los aspectos relativos a huevos y ovoproductos, con especial atención a la tecnología de elaboración. Thapon JL, Bourgeois CM. L’oeuf et les ovoproduits. Ed. Tech & Doc. Paris, 1995. Tratado dedicado exclusivamente a huevos y derivados, escrito por uno de los principales especialistas en la materia. Watson R. Eggs in health promotion. Iowa State Press. Ames, 2002. Recoge las principales referencias sobre el papel de los huevos en la dieta, nutrición y enfermedad. Incluye también el estado actual de los conocimientos científicos sobre la utilización del huevo en la producción de medicamentos, nutrientes e inmunoterapia.

2.6. Cereales y productos derivados

Belén García-Villanova Ruiz Eduardo Jesús Guerra Hernández

Capítulo 2.6. Cereales y productos derivados 1. Introducción 2. Estructura y composición química de los cereales 2.1. Hidratos de carbono 2.2. Proteínas 2.3. Lípidos 2.4. Vitaminas 2.5. Minerales 3. Pan 3.1. Definición y clasificación 3.2. Elaboración 3.3. Panes especiales 3.4. Alteraciones del pan 3.5. Aditivos, complementos de panificación y coadyuvantes tecnológicos 3.6. Valor nutricional del pan 4. Productos de bollería y pastelería 4.1. Bollería 4.2. Pastelería y repostería 4.3. Valor nutricional de los productos de bollería, repostería y pastelería 5. Galletas 5.1. Clasificación 5.2. Elaboración 5.3. Valor nutricional de las galletas 6. Pastas alimenticias 6.1. Clasificación 6.2. Elaboración 6.3. Valor nutricional de las pastas 7. Cereales de desayuno 8. Arroz 8.1. Composición del grano de arroz

8.2. Clasificación del arroz 8.3. Procesado del arroz 8.4. Valor nutricional del arroz 9. Maíz 10. Cereales y salud 10.1. Enfermedad celiaca 10.2. Efectos beneficiosos y perjudiciales del ácido fítico 10.3. Índice glucémico 10.4. Productos con propiedades funcionales 11. Resumen 12. Bibliografía 13. Enlaces web

Objetivos n Conocer la estructura y composición química de los cereales mas utilizados en la alimentación. n Describir la elaboración de los principales derivados de cereales procesados con trigo: productos de panificación, galletas, pastas y cereales de desayuno. n Establecer el valor nutricional del pan, productos de bollería, pastelería, galletería, pastas y cereales de desayuno según su composición y proceso de elaboración. n Estudiar otros cereales de gran importancia en la alimentación (arroz y maíz). n Describir la enfermedad celiaca y conocer los alimentos o ingredientes que contienen gluten. n Dar a conocer los efectos beneficiosos y perjudiciales del ácido fítico. n Reconocer los diferentes índices glucémicos de los cereales y derivados. n Conocer las propiedades funcionales de algunos constituyentes de los cereales. n Describir los productos derivados de cereales utilizados por sus propiedades funcionales.

1. Introducción

L

os cereales destinados a la alimentación humana son los frutos maduros, enteros, sanos y secos de una serie de vegetales pertenecientes a la familia de las gramíneas. Estos alimentos se recolectan, transportan y almacenan en forma de grano, denominado cariópside, y para la alimentación se utilizan principalmente los siguientes: arroz (Oryza sativa), avena (Avena sativa), cebada (Hordeum vulgare), centeno (Secale cereale), maíz (Zea mays), mijo (Panicum millaceum), sorgo (Sorghum vulgare), trigo (Triticum aestivum y Triticum durum) y triticale (híbrido de centeno y trigo). En términos de producción, el arroz, el trigo y el maíz se encuentran por encima de los restantes, ya que cada uno de estos tres granos contribuye en más del 25% a la producción mundial de cereales, que es superior a 1.900 millones de toneladas; esta contribución ha permanecido relativamente estable durante los últimos 30 años. La producción de cebada está próxima al 8%, y el 8% restante está distribuido entre el resto de los cereales. La tasa de crecimiento anual del cultivo de cereales ha descendido del 2,5% en los años 70 y 1,9% en los años 80 a sólo un 1,5% en los años 90. Se prevé una tasa de crecimiento para el 2015 del 1,4%. El consumo de cereales se realiza según hábitos y producción. Así, el arroz es el cereal de consumo preferente en el continente asiático, el maíz en el americano y el trigo en Europa. En los países desarrollados una gran proporción del maíz se destina a la alimentación animal, particularmente para aves de corral, ganado porcino y rumiantes. Durante los años sesenta, el arroz se ha producido en los países en vías de desarrollo, con más del 90% de la producción mundial total en estos países, sobre todo para consumo local. El sorgo también es un cultivo en países en vías de desarrollo. El trigo ha sido tradicionalmente un cultivo propio del mundo desarrollado, pero ha sufrido un cambio considerable en las últimas tres décadas: la producción mundial está en la actualidad virtualmente dividida entre el mundo desarrollado y en vías de desarrollo. La proporción de energía aportada por los cereales, considerada a escala mundial, se muestra estable en el tiempo y representa cerca del 50% de la energía alimentaria. En países en vías de desarrollo se sitúa entre el 50 y el 60%, y en países industrializados entre el 30 y el 35%. El descenso detectado en los países en vías de desarrollo, del 60 al 54% en un periodo de 10 años, puede explicarse por un descenso del consumo de trigo y arroz en países de ingresos medios como Brasil y China. La distribución de las calorías aportadas por los cereales y otros alimentos en países en vías de desarrollo se muestra en la Figura 1. En España, el cereal más consumido es el trigo (82 kg/persona/año de harina y sémola), distribuido en unos 64 kg de pan, 13 kg de productos de panadería 181

Capítulo 2.6.

Cereales y productos derivados

Figura 1. Energía aportada por los principales alimentos básicos en los países en desarrollo.

y pastelería y 4 kg de pasta alimenticia. El consumo de arroz elaborado es sólo de 6,2 kg, y el de maíz y centeno es difícil de cuantificar, aunque poco a poco se van incluyendo en la dieta. El uso de cebada en la alimentación humana se restringe prácticamente a su empleo en la elaboración de cerveza. El coste de los cereales es inferior al 20% del coste total de la cesta de la compra en España, incluyendo en ella productos de costo elevado, como snacks (aperitivos), pastelería, bollería, galletas, cereales para desayuno y platos semipreparados y preparados. Los cereales son la principal fuente de hidratos de carbono y fibra de nuestra dieta, y suministran hasta un 20% de proteínas, que si bien son de un valor biológico bajo se complementan al consumirlos con legumbres, leche, carne y pescados, y proporcionan cantidades apreciables de tiamina y equivalentes de niacina. Es necesario un consumo de 4 a 6 raciones de cereales o derivados para cumplir las recomendaciones dietéticas (55% de hidratos de carbono) y, si de estas la mitad se hace con productos integrales, quedarán también satisfechas las necesidades de fibra alimentaria.

182

2. Estructura y composición química de los cereales Las brácteas que recubren el fruto se desprenden durante la recolección de los cereales y pasan a formar parte de la paja en el trigo, centeno, triticale y en la mayor parte de los sorgos, mientras que quedan adheridas en la avena, el arroz, la cebada y en gran parte de los mijos. A los primeros se les denomina cariópsides desnudas, y vestidas a los segundos. Estas brácteas, con estructura lignificada y silícea y con considerables cantidades de xilanos y celulosa, se denominan cascarilla. El tamaño y forma de los diferentes granos de cereales es variable; el maíz presenta el grano más grande con un peso medio por 1.000 granos de cereal de 285 g, avena, trigo y cebada presentan tamaños intermedios (32 a 37 g/1.000 granos) y mijo, centeno y arroz son los más pequeños (21 a 27 g/1.000 granos). La estructura anatómica de todos los cereales es muy similar. La Figura 2 muestra la correspondiente al grano de trigo. Consta de pericarpio y semilla, que a su vez se subdivide en cubiertas de semilla, endospermo y germen. Las cariópsides vestidas tendrán además las glumas fusionadas

B. García-Villanova Ruiz | E.J. Guerra Hernández

Figura 2. Estructura anatómica del grano de cereal.

183

Capítulo 2.6.


Tabla 1. ESTRUCTURAS CARACTERÍSTICAS DE UN GRANO DE CARIÓPSIDE 1. Pericarpio (envoltura del fruto)

Salvado

Pelos del pincel

a) Exterior • Epidermis (epicarpio) • Hipodermis • Restos celulares de paredes delgadas

Endocarpio

b) Interior • Células intermedias • Células cruzadas • Células tubulares 2. Semilla a) Cubierta de la semilla (testa) y zona pigmentada b) Capa nuclear (capa hialina)

Harina

c) Endospermo • Capa de aleurona • Endospermo con almidón

Germen

d) Germen (embrión) • Escutelo (cotiledón) • Eje embrionario - Plúmula cubierta por el coleóptilo - Raíz primaria cubierta por la coleorriza - Raíces secundarias laterales • Epiblasto

(cascarilla). En la Tabla 1 se resumen las estructuras características de un grano, y en la Tabla 2 la proporción media de dichas estructuras. En esta última destaca el porcentaje elevado correspondiente al pericarpio, testa y aleurona, el denominado salvado, en el trigo (14,8% del peso total del grano), al endospermo en la semilla de arroz (91,2%) y al germen en el maíz (13%) y el sorgo (9,8%). Los componentes químicos mayoritarios de estas estructuras son celulosa y hemicelulosas en el pericarpio; proteínas, hemicelulosas, sales minerales y lípidos en la capa de aleurona; almidón y proteínas en el endospermo, y proteínas y lípidos en el germen. En algunos cereales, como maíz, sorgo y mijo, la proporción de almidón y proteínas en el endospermo varía con el tipo de cereal y región del grano que se considere; la parte que contienen más almidón se denomina feculenta y la más proteica córnea. La composición química de los granos de cereales es bastante homogénea cuando se elimina la cascarilla a las cariópsides vestidas (arroz, avena, cebada) (Tabla 3).

184

En general los cereales contienen de un 70 a un 78% de su peso total de hidratos de carbono (digeribles y no digeribles), de un 6 a un 13% de proteína y del 1 al 7% de grasa. El almidón es el componente más abundante; destaca su contenido en el arroz, que junto con las legumbres y patatas son la fuente más importante de este polisacárido. El contenido proteico del arroz y algunos mijos es inferior al del resto de los cereales. El maíz, sorgo, algunos mijos y particularmente la avena poseen mayores contenidos de lípidos. Los cereales no deben poseer más de un 15% de agua, para evitar su posible alteración. El tratamiento de los cereales para su utilización en alimentación puede alterar su composición química. Así, durante la molienda pueden eliminarse algunas fracciones (harinas de diferente grado de extracción); el tratamiento con vapor puede producir la traslocación de determinados componentes de unas estructuras anatómicas a otras. En la Tabla 4 se observan las diferencias en la composición química según el grado de extracción de la harina.


Tabla 2. PROPORCIÓN MEDIA (%) DE LAS DIFERENTES ESTRUCTURAS ANATÓMICAS DEL GRANO DE CEREAL Cereal

Cáscara

Pericarpio + testa

Aleurona

Endospermo

Germena

-

8,2

6,6

82,4

2,8

Trigo Arroz Grano completo

20

4,8b

73,0

2,2

-

6,0b

91,2

2,8

78,3

13,0

Semilla Maíz

-

Avena Grano completo

5,9

2,8

25

9,0b

63,0

2,8

Semilla

-

12,0b

84,0

3,7

Centeno

-

10,0

86,5

3,5

Cebada Grano completo

13

2,9

4,8

76,2

3,0

-

3,3

5,5

87,6

3,4

82,3

9,8

70,0

5,0

Semilla Sorgo

-

Mijo a

b

7,9

16

b

3,0

6,0

Suma de embrión más escutelo. b Suma de pericarpio, testa y aleurona.

Tabla 3. COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA DE LOS GRANOS DE CEREALES (g/100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Cereal

Humedad

Hidratos de carbono digeribles

Proteínas

Lípidos

Sustancias minerales

Fibra dietética

Trigo

14,0

56,9

12,7

2,2

1,6

12,6

Arroz

11,8

74,3

6,4

2,4

1,6

3,5

Maíz

12,0

62,4

8,7

4,3

1,6

11,0

8,9

60,1

12,4

6,4

1,9

10,3

Centeno

15,0

58,9

8,2

1,5

1,8

14,6

Cebada

11,7

56,1

10,6

1,6

2,7

17,3

Sorgo

14,0

59,3

8,3

3,1

1,5

13,8

Mijo

13,3

66,3

5,8

4,6

1,5

8,5

Avena

2.1. Hidratos de carbono 2.1.1. Almidón El almidón es el hidrato de carbono más importante de todos los cereales; es el constituyente de

reserva y se concentra en el endospermo. Se encuentra en forma de gránulos simples en el trigo, el maíz, el centeno, la cebada y el sorgo. El arroz y la avena presentan gránulos compuestos. El tamaño y forma de los gránulos es específico: los de trigo, cebada y centeno son grandes (25 a 40 μm),

185

Capítulo 2.6.


Tabla 4. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA HARINA DE TRIGO CON DIFERENTES GRADOS DE EXTRACCIÓN (% EXTRACTO SECO) Grado de extracción (%) 100 Cenizas Proteínas* Lípidos Almidón y azúcares Fibra cruda Fibra dietética Energía (kcal/100 g)

95

91

87

80

75

66

1,8

1,5

1,3

1,0

0,7

0,6

0,5

14,2

13,9

13,8

13,8

13,4

13,5

12,7

2,7

2,4

2,3

2,0

1,6

1,4

1,1

69,9

73,2

75,3

77,2

80,8

82,9

84,0

2,4

2,1

1,5

1,1

0,2

0,3

0,2

12,1

9,4

7,9

5,5

3,0

2,8

2,8

361

370

377

382

391

398

397

*N x 6,25.

intermedios los de maíz y sorgo (20 μm) y pequeños los de arroz y avena (2 a 5 μm). El almidón es un homopolisacárido de glucosa formado por una mezcla de dos polímeros, amilosa y amilopectina. La amilosa posee muchas de las propiedades de un polímero lineal enlazado por uniones α-D-(1→4)-glucosídicas e históricamente se ha considerado así, con un grado de polimerización de aproximadamente 1.000; sin embargo, se sabe actualmente que la amilosa contiene una cierta cantidad de ramificaciones que implican uniones α-D-(1→6)-glucosídicas en los puntos de ramificación. La amilopectina es un polímero de alto peso molecular, altamente ramificado, que contiene aproximadamente de un 5 a un 6% de uniones α-D-(1→6)-glucosídicas en los puntos de ramificación. La cantidad de amilosa en el almidón de los genotipos corrientes de cereales es del 25 al 27%. En las variedades denominadas céreas de cebada, maíz, arroz y sorgo, el almidón está formado casi exclusivamente por amilopectina; recientemente se ha presentado un almidón de trigo céreo. También existen genotipos que contienen almidón con altos contenidos en amilosa (40% en cebada y 50 a 80% en maíz). Los gránulos de almidón se hidratan cuando se suspenden en agua fría; si la suspensión se calienta se produce un hinchamiento mayor, que rompe el gránulo y provoca que la amilosa y la amilopectina salgan fuera produciendo una suspensión viscosa. Se conoce como temperatura de

186

gelatinización aquella en la que el gránulo pierde su estructura ordenada, esta temperatura es característica para cada cereal y se produce en un intervalo de aproximadamente 10 °C. La temperatura media de gelatinización es de ≃ 58 °C para cebada, triticale, trigo, centeno y granos compuestos de avena (que presenta gránulos grandes), y de ≃ 69 °C para maíz, sorgo y granos compuestos de arroz (que tienen gránulos de menor tamaño). Cuando la solución viscosa de almidón caliente se enfría se forma un gel, pero transcurrido el tiempo se puede producir un realineamiento de las cadenas lineales de amilosa y de las cadenas cortas de amilopectina, proceso conocido como retrogradación. La digestión del almidón por las amilasas está considerablemente favorecida por la gelatinización y no se produce en el almidón retrogradado, almidón que forma parte del almidón resistente tipo 3 (RS3) junto con algunos almidones modificados. Los cereales también poseen los otros dos tipos de almidón resistente; así, los granos enteros o parcialmente molidos presentan gránulos de almidón que se encuentran físicamente envueltos en una matriz y no pueden ser atacados por las enzimas digestivas (almidón resistente tipo 1, o RS1). El almidón resistente tipo 2 (RS2) es el almidón nativo de patatas y plátanos, pero también se puede presentar en almidones de maíz con alto contenido en amilosa; que requieren elevadas temperaturas de gelatinización (154-171 ºC) que no se suelen alcanzar en los procesos de cocinado habituales. El


consumo de almidón resistente en Europa se sitúa en torno a los 4,2 g/día y es algo superior en España (5,7 g/día), y los cereales son la fuente principal del mismo.

2.1.2. Azúcares y oligosacáridos El contenido de azúcares y oligosacáridos en los cereales es bajo (entre 1 y 3%) y se encuentra distribuido entre el germen, el salvado y el endospermo. El azúcar mayoritario en todos ellos es la sacarosa, que puede llegar hasta el 1%; el contenido medio en harinas de arroz, avena y trigo es de 0,13%, 0,25% y 0,56%, respectivamente. Existen concentraciones inferiores del trisacárido rafinosa (0,05 y 0,22% en las harinas de trigo y avena, respectivamente), y de glucosa y fructosa (0,02 a 0,06% en las harinas de arroz, avena y trigo). Maltosa, maltotriosa y maltotetraosa están en cantidad variable dependiendo del grado de hidrólisis del almidón. El endospermo de trigo contiene también un 1,4% de un fructooligosacárido de peso molecular próximo a 2.000 Da. Tecnológicamente los azúcares son muy importantes en la elaboración del pan y en el malteado de la cebada.

2.1.3. Polisacáridos no amiláceos (fibra) Los cereales contienen otros polisacáridos distintos del almidón, polisacáridos no amiláceos, entre los que se encuentran celulosa, pentosanas y β-glucanos. Estos compuestos no son hidrolizados por las enzimas digestivas endógenas y forman parte de la denominada fibra dietética (ver Capítulo 1.10). Son constituyentes de las paredes celulares, por lo que abundan en las porciones externas del grano; por tanto, su contenido en la harina será mayor a menor grado de extracción. Celulosa. Polímero lineal de moléculas de D-glucosa unidas por enlaces β-1→4 que se encuentran en el pericarpio de los cereales (30%) y en la cascarilla de los cereales vestidos (arroz, avena, cebada y mijo). Pentosanas. Polisacáridos no feculentos y no celulósicos denominados también hemicelulosas. Su composición comprende los azúcares D-xilosa (50-60%), L-arabinosa (30-35%) y menores cantidades de D-galactosa, D-glucosa, áci-

do D-glucurónico y ácido 4-O-metil-D-glucurónico. Además de los azúcares, contienen proteínas y pequeñas cantidades de ácido ferúlico. Se encuentran en las paredes celulares confiriendo estructura al grano, y son los constituyentes principales de las paredes celulares del endospermo (75% en el trigo), por lo que se encuentran en las harinas aunque el grado de extracción no sea del 100%. El contenido de pentosanas es variable; las harinas de centeno contienen entre un 4 y un 8% y las de trigo del 2 al 3%. Estos compuestos desempeñan un papel muy importante en las propiedades panificables del trigo (absorben gran cantidad de agua, mejorando las características de la masa de panificación, participan en la formación de su estructura gracias a las propiedades gelificantes en presencia de agentes oxidantes, y retardan el endurecimiento del pan). Las propiedades panificables del centeno se deben entre otros a estos compuestos. β-glucanos. Son polímeros lineales de D-glucopiranosa unidos por enlaces β-1→3 y β-1→4 y constituyen entre el 70 y el 90% de las hemicelulosas de los granos de avena y cebada. El contenido oscila entre el 4 y el 7% para la avena y entre el 3 y el 11% para la cebada. Las concentraciones en centeno y trigo son menores, del 1 al 2% para centeno e inferior al 1% para trigo. Tecnológicamente forman soluciones viscosas en caliente que confieren estructuras de gel a los productos cocinados con harinas de avena o interfieren en la filtración del mosto durante la fabricación de la cerveza. Desde el punto de vista nutricional tienen propiedades funcionales (ver apartado 10.4.1). El contenido de hemicelulosas de los otros cereales (arroz, maíz, mijo y sorgo) es menor, por lo que su capacidad para formar soluciones viscosas es pequeña. Químicamente son mezclas complejas de arabinosa, xilosa, glucosa y ácidos urónicos. El consumo de fibra dietética es muy diferente según la zona del mundo considerada, y se sitúa entre 15 y 20 g/día para Norteamérica, Europa, y Australia, y entre 25 y 40 g/día para algunos países de África y Asia. Los cereales representan la fuente más importante de este constituyente.

2.2. Proteínas Los cereales proporcionan más del 50% de las proteínas de los países no desarrollados, y en las

187

Capítulo 2.6.


Tabla 5. DISTRIBUCIÓN DE LAS PROTEÍNAS EN LAS DIFERENTES ESTRUCTURAS ANATÓMICAS DE LOS GRANOS DE CEREALES (% DE EXTRACTO SECO DE LA PARTE DE GRANO CONSIDERADA) Estructura

Trigo

Maíz

Centeno

Sorgo

Pericarpio

4,4

3,0

15,6

7,0

Aleurona

19,7

19,0

17,6

7,0

Endospermo

28,7

40,8

12,0

12,3

Germen

60,0

42,5

44,7

20,8

próximas décadas serán la fuente predominante de proteínas para las dos terceras partes del mundo. La desnutrición, especialmente proteica, en los países en vías de desarrollo y en el tercer mundo se debe a las escasas fuentes de proteínas y a su elevado coste económico. El contenido en proteínas de los cereales varía según el cereal y la variedad. Es una característica transmisible genéticamente, y depende de las condiciones de cultivo, especialmente de la fertilidad del suelo y del rendimiento del grano; a mayor rendimiento del grano menor contenido en proteínas. La calidad nutricional desciende cuanto mayor es el contenido en proteínas. El contenido de proteínas de trigos blandos producidos en España en el 2003 estuvo según variedad entre 12,1 y 17,5%, valor medio 13,7%, y para el mismo periodo fue ligeramente más bajo en los procedentes de Francia (11 a 12,5%) y de Inglaterra (11,6 a 13%). Respecto a los trigos duros producidos en España, en el 2003 presentaron un contenido en proteínas de entre un 13,4 y un 19% expresados sobre sustancia seca. El resto de los cereales presentan valores medios más bajos para arroz y mijo y próximos al del trigo para avena y cebada (Tabla 3). Las proteínas se encuentran localizadas en las diferentes partes que constituyen el grano (endospermo, germen y cubiertas externas) (Tabla 5). La distribución no es uniforme ni homogénea. El endospermo es la fracción que aporta mayor porcentaje de proteínas. Algunas fracciones, como el germen y la capa de aleurona, poseen mayor porcentaje, pero su contribución al grano es mucho menor (Tabla 2). El endospermo está constituido por células que contienen gránulos de almidón y proteínas de reserva. En los granos inmaduros una parte de las proteínas se encuentran en el in-

188

terior de los gránulos esféricos, llamados “cuerpos proteicos”. La membrana de los cuerpos proteicos se destruye durante la maduración del grano y la proteína forma una especie de cemento amorfo que rodea el grano. Los cereales contienen todos los aminoácidos esenciales, pero presentan deficiencia en algunos de ellos (Tabla 6). La lisina es deficiente en todos los cereales; el maíz, el sorgo, el mijo y el trigo poseen los valores más bajos (≃ 2,5%) y el arroz, la avena y el centeno los más altos (≃ 3,9%). El maíz es deficiente en triptófano. Algunos cereales poseen contenidos bajos de alguno de los siguientes aminoácidos: metionina, treonina, isoleucina y fenilalanina. Los cereales se caracterizan por su riqueza en ácido aspártico y ácido glutámico, y en algunos casos sus amidas correspondientes, asparragina y glutamina. También se caracterizan por su riqueza en prolina y leucina. Las proteínas fueron clasificadas en 1907 por Osborne según su solubilidad. Las técnicas actuales de solubilización con agentes disociantes, electroforesis y cromatografía han completado esta clasificación sin modificar el esquema previo (Tabla 7). Las albúminas son solubles en soluciones salinas y permanecen solubles durante la diálisis frente al agua. Las globulinas, solubilizadas por soluciones salinas, precipitan por diálisis frente al agua. Ambas se encuentran en las células más externas del endospermo, aleurona y germen, y la mayor parte poseen actividad enzimática (amilasas, lipasas, proteasas). El contenido en aminoácidos es equilibrado. Las proteínas insolubles, gliadinas y glutelinas, constituyen la reserva proteica de los cereales con un contenido elevado, entre un 70 y un 80%, con la excepción del centeno que posee un contenido más bajo (45%). Las prolaminas se solubilizan en disoluciones de etanol al


Tabla 6. CALIDAD PROTEICA DE LOS GRANOS DE CEREALES Trigo

Arroz moreno

Maíz

Avena

Centeno

Cebada

Sorgo

Mijo

Lisina

2,3

3,8

2,5

4,0

3,7

3,2

2,7

2,7

Treonina

2,8

3,6

3,2

3,6

3,3

2,9

3,3

3,2

Metionina + cistina

3,6

3,9

3,9

4,8

3,7

3,9

2,8

3,6

Triptófano

1,0

1,1

0,6

0,9

1,0

1,7

1,0

1,3

Digestibilidad verdadera

96,0

99,7

95,0

84,1

77,0

88,0

84,8

93,0

Valor biológico

55,0

74,0

61,0

70,4

77,7

70,0

59,2

60,0

Utilización proteica neta

53,0

73,8

58,0

59,1

59,0

62,0

50,0

56,0

Aminoácidos (g/100 g de proteína)

Calidad proteica (%)

Tabla 7. REPARTO DE LAS FRACCIONES DE OSBORNE EN LAS PROTEÍNAS DE CEREALES (%) Fracción

Trigo

Arroz

Maíz

Avena

Centeno

Cebada

Mijo

Albúmina

14,7

10,8

4,0

20,2

44,4

12,1

18,2

Globulina

7,0

9,7

2,8

11,9

10,2

8,4

6,1

Prolamina

32,6

2,2

47,9

14,0

20,9

25,0

33,9

Glutelina

45,7

77,3

45,3

53,9

24,5

54,5

41,8

70%, y las gluteninas en disoluciones de ácidos o álcalis débiles o con agentes disociantes. Existen gluteninas con alto peso molecular que son insolubles. Se encuentran fundamentalmente en el endospermo. Las prolaminas de los cereales son pobres en lisina, triptófano y metionina, mientras que las glutelinas son más variables en su composición. Existe un híbrido de maíz rico en lisina con alto contenido en prolaminas y glutelinas. La calidad de las proteínas se valora según criterios químicos y biológicos (Tabla 6) (ver Capítulo 2.18). La digestibilidad de los granos de cereales se encuentra comprendida entre el 99,7% para el arroz y el 77% para el centeno. El trigo y el maíz tienen una digestibilidad del 95%, y la cebada, el sorgo y la avena del 85%. El valor biológico de los cereales se encuentra entre el 55% para el trigo y

el 78% para el centeno. El sorgo, el maíz y el mijo presentan un valor próximo al 60%. La utilización neta proteica se encuentra entre el 50% (sorgo) y el 74% (arroz moreno o integral). Los valores correspondientes al resto de los cereales se encuentran entre un 53 y un 62%. El coeficiente de eficacia proteica (respecto a un valor de 2,5 para caseína) muestra para los cereales los valores siguientes: arroz 2,0, centeno 1,6, avena 1,5, cebada 1,5, trigo 1,0, maíz 0,8 a 2,4, mijo 0,9 y sorgo 0,7. De acuerdo con la valoración biológica de las proteínas de los cereales, estos presentan coeficientes de eficacia proteica, comparados con el de la caseína, mucho más bajos, con la excepción del maíz rico en lisina. Estos productos tienen que complementarse con otras proteínas de origen vegetal o con alimentos de origen animal.

189

Capítulo 2.6.


Tabla 8. CONTENIDO APROXIMADO DE VITAMINAS (mg/kg SOBRE SUSTANCIA SECA) EN LOS GRANOS ENTEROS DE CEREALES Vitaminas

Trigo

Arroza

Maíz

Avena

Centeno

Cebada

Sorgo

Niacina

48,3

55,0

23,0

17,8

16,0

64,5

45,3

Ácido pantoténico

13,6

16,6

5,0

14,5

7,7

7,3

10,4

Tiamina

5,5

3,4

4,4

7,0

4,4

5,7

3,3

Vitamina B6

5,3

7,9

5,7

1,3

3,3

3,3

4,7

Riboflavina

1,3

0,60

1,3

1,8

1,8

2,2

1,3

Ácido fólico

0,56

0,40

0,20

0,40

0,70

0,60

0,20

Biotina

0,06

0,12

0,06

0,30

0,07

0,20

0,20

Vitamina A (carotenos)

-

0,13

4,1

-

-

-

-

17,4

6,8

1,7

17 (4,5c) 58 (10c)

16,5 (14c) 0,5 (2,2c)

Tocoferoles α β γ a

10,5 (1,2b) 24 (14b) -

4,5 (1,1b) 4,5 (3,4b)

Descascarillado. b Harina. c Sémola.

2.3. Lípidos El porcentaje lipídico es muy variable: arroz, cebada, centeno, trigo, triticale y algunos mijos contienen entre el 1 y el 3%. El sorgo presenta un contenido intermedio (3-4%) y la avena completa, el maíz y otros mijos la proporción más alta (4-6%); en el caso de la avena, y a diferencia de los otros cereales, la mayor parte de los lípidos están en el endospermo, por lo que en la harina se pueden alcanzar valores entre el 5 y el 10%, con un promedio del 7%. Los lípidos se dividen en apolares y polares (6070% y 30-40%, respectivamente, en todos los granos de cereales excepto en el sorgo, en el que estas proporciones son del 90% y del 10%), y pueden estar libres o unidos a estructuras como el almidón. Los constituyentes mayoritarios son triglicéridos en la fracción apolar y glicolípidos y fosfolípidos en la polar. Los ácidos grasos saturados constituyen del 11 al 26% del total y los no saturados del 72 al 85%. El ácido graso mayoritario es el ácido linoleico (40-60%); el arroz y la avena son particularmente ricos en ácido oleico (35%), y el centeno y algunos tipos de cebada en ácido linolénico (6-8%). En el maíz los lípidos se almacenan en el germen (≃ 40%) y este ocupa un 13% del peso total, por lo que la obtención de aceite del germen de maíz es un proceso rentable. En la harina de trigo el contenido lipí-

190

dico es del 1,5 al 2,5%, dependiendo del grado de extracción, y su presencia es muy importante en la obtención de panes de gran calidad.

2.4.Vitaminas Los cereales constituyen una buena fuente de vitaminas del grupo B (Tabla 8). La niacina es mayoritaria sobre todo en arroz, cebada, sorgo y trigo, seguida del ácido pantoténico, la vitamina B6 y la tiamina. La distribución de las vitaminas en el grano no es uniforme; la tiamina se concentra en el escutelo en todos los cereales excepto en la avena, la niacina en la capa de aleurona, la vitamina B6 en la capa de aleurona y el germen, y la riboflavina y el ácido pantoténico están distribuidas por todo él. Los cereales también contienen tocoferoles (principalmente α y γ), que se concentran mayoritariamente en el germen y en el salvado, siendo la proporción en el primero 4 a 5 veces superior a la presente en el segundo. Algunas vitaminas se encuentran en los cereales ligadas a otros componentes macromoleculares, y no se conoce bien su eficacia en la dieta; así, en el arroz sólo el 25% de la riboflavina y el 15% de la niacina se encuentran en forma libre. En el maíz la niacina tampoco está disponible a no ser


Tabla 9. CONTENIDO APROXIMADO DE MINERALES (mg/100 g) EN LOS GRANOS ENTEROS DE CEREALES Elemento

Trigo

Arroz*

Maíz

Avena

Centeno

Cebada

Sorgo

Potasio

580

240

350

480

520

630

400

Fósforo

410

230

320

340

380

280

490

Magnesio

180

80

170

160

130

140

180

Calcio

40

10

30

100

37

69

20

Sodio

3

2

1

9

2

2

2

Hierro

4,4

3,4

3,0

7,9

9,0

6,0

6,7

Manganeso

3,8

1,5

0,6

5,1

1,9

1,8

2,1

Zinc

2,4

0,2

1,0

2,2

3,4

3,4

1,4

Cobre

0,51

0,43

0,2

0,11

0,88

0,86

0,54

*Descascarillado.

que se someta a un remojo alcalino, como ocurre en las célebres “tortillas de maíz” mexicanas.

2.5. Minerales Los minerales constituyen del 1 al 3% del peso del grano; estos componentes se localizan de forma mayoritaria en el pericarpio del grano. La cascarilla tiene hasta un 30% de cenizas que son ricas en sílice. Los minerales más abundantes son fósforo y potasio (300-400 mg/100 g) y a continuación magnesio (80-180 mg/100 g) y calcio (10-100 mg/100 g). Entre los micronutrientes el más abundante es el hierro (3-9 mg/100 g) (Tabla 9). Gran parte del fósforo se encuentra en forma de ácido fítico. El ácido fítico (inositol hexafosfórico, IP6) o la sal, fitato, también se encuentra en cantidades elevadas en las semillas de leguminosas y oleaginosas, y en menor cantidad en tubérculos, frutas y hortalizas. Los cereales lo poseen en una proporción de entre un 0,5 y un 6% del peso de la semilla. La localización varía según los cereales; el trigo y el arroz lo contienen principalmente en las cubiertas externas, pericarpio y aleurona, y el 90% del ácido fítico del maíz se encuentra en el germen. El ácido fítico es la principal forma de almacenamiento de fósforo en los cereales, y fisiológicamente puede actuar como regulador del nivel de fósforo inorgánico antes y después de la germinación, reserva energéti-

ca, fuente de cationes y antioxidante (previene la peroxidación lipídica), e incrementa la longevidad de las semillas y sirve como fuente de mioinositol, importante precursor de los polisacáridos constituyentes de la pared celular. Generalmente, los minerales y las vitaminas se encuentran en el salvado, por lo que el contenido disminuirá notablemente según el grado de extracción. La niacina, el ácido fólico, la vitamina B6 entre las vitaminas, y el fósforo, el zinc y el hierro entre los minerales son los más afectados (Tabla 10). Las harinas mas utilizadas son las que poseen un grado de extracción del 75%, y del 100% para las integrales.

3. Pan 3.1. Definición y clasificación El pan común es el producto perecedero resultante de la cocción de una masa obtenida al mezclar harina de trigo, sal comestible y agua potable, fermentada por especies de microorganismos propias de la fermentación panaria, como Saccharomyces cerevisiae. Según el porcentaje de agua se distinguen dos tipos de pan común, el “pan bregado, de miga dura, español o candeal” y el “pan de flama o de miga blanda”, este último con mayor proporción de agua.

191

Capítulo 2.6.


Tabla 10. CONTENIDO DE VITAMINAS (mg/kg) Y MINERALES (mg/100 g) EN HARINAS DE TRIGO DE DIFERENTE GRADO DE EXTRACCIÓN SOBRE SUSTANCIA SECA Grado de extracción (%) 100

95

87

80

75

66

25,2

19,3

10,1

5,9

5,2

3,4

Vitamina B6

7,5

6,6

3,4

1,7

1,4

1,3

Tiamina

5,8

5,4

4,8

3,4

2,2

1,4

Riboflavina

0,95

0,79

0,69

0,46

0,39

0,37

Ácido fólico

0,57

0,53

0,45

0,11

0,11

0,06

Vitaminas Niacina

Minerales Fósforo Calcio

380

330

210

150

130

120

44

43

33

27

25

23

Hierro

3,5

3,3

2,3

1,5

1,3

1,0

Zinc

2,9

2,5

1,8

1,2

0,88

0,8

Cobre

0,40

0,37

0,28

0,24

0,16

0,13

Son panes especiales aquellos que llevan harina de otro cereal en una proporción mínima del 50% (pan de centeno o de avena), incorporan otros ingredientes [pan enriquecido, pan de Viena, de huevo, de leche, de pasas, de miel, pan al gluten (15-25% de gluten) y pan glutinado (más del 25%)], se elaboran con las partes externas del grano (pan integral y pan con salvado con una proporción mínima del 20%) o requieren un proceso especial de elaboración (introducción en un molde como el pan de molde americano, tostado como el biscote, con grasas para permitir una buen laminación como los colines, triturado como el pan rallado o sin levadura como el pan ácimo).

3.2. Elaboración En la elaboración clásica de panes se distinguen los siguientes pasos: amasado, división, boleado, reposo, formado, fermentación y cocción (Figura 3). El amasado tiene como principales objetivos distribuir homogéneamente los ingredientes (harina, agua, sal, levadura, azúcar, leche, grasa), aditivos y coadyuvantes tecnológicos, facilitar la absorción de agua (en términos cuantitativos, ≃ 50% del agua adicionada la toma el almidón, ≃ 25% las proteínas y ≃ 25% las pentosanas), introducir aire en la masa

192

como fuente de evolución del gas carbónico y desarrollar el gluten (red tridimensional formada por las proteínas insolubles del trigo unidas por puentes disulfuro, que impide la salida del gas carbónico producido por las levaduras). El trigo es el único cereal que forma una red de gluten. La harina utilizada procede del Triticum aestivum o vulgare (trigo blando) y su calidad panadera se mide con ensayos reológicos y químicos de masas obtenidas mezclando harina y agua. Las propiedades de extensión-tracción se analizan en los países mediterráneos, España y Francia, con el alveógrafo de Chopin. En este caso se coloca una masa de tamaño estándar sobre una placa y se insufla aire hasta formar una burbuja que termina rompiéndose, y se representa la presión de la masa en función del tiempo para obtener los valores P (tenacidad), L (extensibilidad), P/L (equilibrio) y W (fuerza) (Figura 4). Las propiedades de gasificación y actividad amilásica se determinan midiendo el grado de hidrólisis del almidón por las enzimas propias de la harina; para ello se mide la resistencia que opone una masa al paso de una aguja perforadora (índice de caída o falling number), o la maltosa producida (índice de maltosa). La Tabla 11 recoge una clasificación orientativa según la fuerza y los posibles productos que se pueden elaborar. En general, la fuerza de las harinas es-


Figura 3. Diagrama del proceso de elaboración del pan.

Figura 4. Alveograma.

tá condicionada por la cantidad de proteínas. En procesos de elaboración de panes que requieran mucho tiempo, o cuando se adicionen grasa o leche, se necesitan harinas más tenaces y menos extensibles. Para procesos automáticos o elaboración de batidos se necesitan masas más extensibles y fáciles de trabajar (menos tenaces). La incorporación de los ingredientes puede hacerse de forma conjunta (método directo) o por partes (método esponja); en este último método se incorpora la grasa y la sal en el segundo mezclado para no impedir el desarrollo o retardar el desarrollo de las levaduras que se incorporan en el primer mezclado; este método es el utilizado en la elaboración de productos de bollería. El tiempo de amasado depende de la proporción de los ingredientes utilizados; a mayor contenido de proteínas y agua se requiere más tiempo. La temperatura es función del tipo de pan que se elabore, panes normales (24-25 ºC), panes en líneas automáticas y precocidos (21-22 ºC) y panes congelados (18 ºC). La división permite obtener piezas del tamaño deseado y puede ser manual o mecánica. La división mecánica puede hacerse por peso o por volumen de la masa; para la utilización de este último procedimiento se requiere que las masas no estén prefermentadas. Con el boleado se extrae el aire, se recompone el gluten y se forma una superficie lisa y seca necesaria para pasar las masas por las máquinas formadoras sin que se desgarren, este proceso de formado también puede hacerse de forma manual. Para la obtención de panes de calidad (volumen, sabor, aroma y conservación) se requiere una etapa de reposo. Durante la fermentación las enzimas (complejo zimasa) de las levaduras (Saccharomyces cerevisiae) desdoblan los monosacáridos con producción principalmente de dióxido de carbono y alcohol etílico (fermentación etílica), y en menor

193

Capítulo 2.6.


Tabla 11. CLASIFICACIÓN DE LAS HARINAS DE TRIGO SEGÚN CARACTERÍSTICAS Y UTILIZACIÓN Flojísima

Floja

W (fuerza) P (tenacidad) L (extensibilidad) P/L (equilibrio) Proteínas (% ss) Gluten húmedo (%) Gluten seco (%) Degradación (%)

80-100 25-40 60-80 0,3-0,5 10-11 24-30 8-11 0-20

Índice de maltosa Índice de caída (segundos) Usos

Media fuerza

90-110 35-40 100-110 0,3-0,4 9-13 ≃ 25 8-11 < 15

Floja/ alta 110-135 40-50 100-110 0,3-0,5 9-13 ≃ 25 8-11 < 15

1,7-1,9

1,7-2,0

250-300

250-300

• Pan común en líneas automáticas • Batidos, magdalenas y bizcochos • Mantecados

Gran fuerza

150-180 50-60 110-120 0,4-0,6 11,5-12 ≃ 27 ≃ 9,8 < 10

Gran fuerza/ baja 220-250 30-90 120-130 0,7-0,9 11,5-13 27-33 8-11 < 10

1,7-1,9

1,7-1,9

2,0-2,4

2,0-2,4

280-380

325-400

350-450

350-450

• Biscotes • Pan candeal • Colines • Pan de Viena

• Croissants • Hojaldres • Pan chapata

• Ensaimadas • Suizos • Pan integral • Pan de molde

• Pan • Panes común en grandes barras de (hogazas) tamaño medio

300-350 100-120 80-110 1-1,3 13-14 27-33 8-11 < 10

ss: sustancia seca.

proporción de ácidos acético (fermentación acética), butírico (fermentación butírica) y láctico (fermentación láctica), ésteres y alcoholes. El dióxido de carbono permite levantar la masa alcanzado el volumen y la textura característicos. Los productos minoritarios proporcionan aroma y sabor y permiten la adecuada conservación del pan. Para que se produzca la fermentación es necesario que exista un nivel de azúcares mínimo y una actividad enzimática adecuada para que pueda iniciarse y proseguir la actuación de las levaduras (índice de maltosa); además, es fundamental que el grano de almidón se haya dañado en el proceso de molienda para que pueda ser atacado por las enzimas (almidón dañado). Este proceso se realiza en cámaras de fermentación a temperaturas (25-30 ºC), humedad relativa (75%) y pH (entre 5,2 y 5,8) controlados. La cocción se realiza a temperaturas entre 180 °C y 250 ºC. Antes de introducir la masa fermentada en el horno debe sufrir un ligero reposo a fin de formar una fina película seca sobre la superficie de la masa, para permitir la fijación de vapor de agua a la entrada del horno. Las transformaciones principales que sufre la masa durante la

194

cocción son la producción de más dióxido de carbono y la expansión del mismo (contribución al volumen final), evaporación de agua y alcohol, gelificación del almidón y coagulación del gluten (que contribuyen a la estructura del pan) y formación de color y aroma debido a reacciones de caramelización y de Maillard. En esta etapa, y con el fin de mejorar las características del pan, se puede aplicar vapor de agua sobre la masa del pan, a la entrada del horno, a fin de retardar el proceso de caramelización y asegurar un color no muy oscuro y un brillo adecuado de la corteza gracias a la correcta gelatinización del almidón en la superficie. El pan es un producto que pierde aceptación a medida que trascurre el tiempo desde su elaboración. Se distinguen dos tipos de alteración: “correosidad de corteza” y “endurecimiento de miga”. La primera es debida a la acumulación de agua en la corteza del producto y se produce por un inadecuado enfriamiento del pan o por exposición del pan a ambientes muy húmedos. El endurecimiento de la miga que se produce después de elaborado el pan se debe a la retrogradación del almidón. Este


fenómeno se minimiza en parte si se retrasa la retrogradación (conservación del pan congelado), si se disminuye la proporción de almidón presente en la harina (harinas con más proteínas o empleando aditivos que rompan la estructura del almidón, αamilasas), o con agentes emulsionantes que formen complejos con el almidón. Los panes de larga vida útil (panes de hamburguesa, panes precocidos, productos de bollería, masas de pizza, etc.) se envasan en envases de plástico flexibles y en atmósferas modificadas de nitrógeno (40%) y dióxido de carbono (60%).

3.3. Panes especiales 3.3.1. Masas congeladas Las masas congeladas son aquellas que se congelan después del formado de las piezas para posteriormente descongelar, fermentar y hornear. Estas masas tienen gran aplicación en bollería y como bases de pizza y presentan un periodo de caducidad de 3 a 6 meses. Para la elaboración de estos productos se debe utilizar harina de gran fuerza con un contenido en proteínas entre 13 y 13,5% dependiendo del tipo de producto que se vaya a elaborar, pan de Viena o bollería, respectivamente; además debe poseer una actividad enzimática muy pequeña. El contenido de sal a adicionar debe ser elevado (2,2%) para evitar que la masa comience a fermentar en el amasado, y la cantidad de levadura a adicionar será el doble que en la elaboración del pan tradicional a fin de lograr una fermentación más corta y compensar la muerte de algunas levaduras. La congelación de estas masas se realiza en los denominados túneles de congelación, que consiguen temperaturas entre -38 y -42 ºC. La duración del proceso debe ser pequeña y depende del tiempo que tarde el centro de la masa en alcanzar -18 ºC, por lo que se aconseja elaborar piezas pequeñas. Este proceso se realiza bien en túneles criogénicos o de compresión mecánica; aunque la calidad de los panes obtenidos es mayor con los primeros, son los segundos, en razón a su menor coste, los más utilizados. El producto congelado empaquetado se transporta o almacena entre -18 y -20 ºC. Antes de fermentar, el producto se atempera hasta los 2-5 ºC en cámaras frigoríficas, para evitar que el cambio térmico sea brusco y se condense agua sobre la superficie del mismo;

la temperatura de fermentación será ligeramente inferior a la habitual y también la de cocción (10-20 ºC menos), para evitar el desarrollo de excesivo color en la corteza. La fermentación controlada es una técnica que se aplica con mucha frecuencia en la elaboración de pan por el método tradicional. En este caso, y antes de fermentar, la masa formada se enfría hasta 2 ºC y se mantiene a esta temperatura entre 7 y 24 horas. Las características de la harina de partida y el proceso de elaboración son similares a las utilizadas en la elaboración de masas congeladas, auque en este caso la cantidad de levaduras es similar a la usada en el procedimiento clásico. Los productos de panadería que se obtienen mediante estas técnicas presentan como inconvenientes principales un excesivo color, poco volumen (debido al debilitamiento del gluten producido por los cristales de hielo) y deshidratación de la masa en el producto descongelado.

3.3.2. Panes precocidos El pan precocido es aquel que ha sido sometido a un proceso de cocción suficiente para lograr desarrollar la estructura definitiva, pero sin el aroma y color característicos. El mercado del pan precocido es pequeño aunque en aumento, y va dirigido a los denominados puntos calientes, bocadillerías, restaurantes y grandes colectividades, que poseen terminales de cocción, aunque incluso el panadero que elabora pan por el método clásico puede precocer algo de pan por la mañana y terminar de cocerlo a primera hora de la tarde. El proceso de elaboración es similar al método tradicional, auque el tiempo de fermentación es menor para lograr menos volumen y una corteza lo suficientemente grande que evite el descascarillado posterior del pan. Las características de las harinas, sin embargo, son similares a las utilizadas en las masas congeladas. La precocción se realiza a temperaturas y con tiempos variables (175 ºC durante 14 a 15 min, o 220 a 240 ºC durante 12 min) con el objetivo de conseguir desarrollar la estructura pero no el color ni el aroma. El producto precocido puede ultracongelarse o envasarse en atmósferas modificadas. La cocción final puede realizarse en los ya comentados “puntos calientes” o incluso en el

195

Capítulo 2.6.


hogar, a temperaturas próximas a 240 ºC durante 10-14 minutos, hasta conseguir las características organolépticas deseadas. Este tipo de producto, si bien permite el consumo de pan reciente, presenta algunos inconvenientes: el menor volumen obtenido, una corteza más gruesa y una miga más densa, una tendencia al descascarillado, un envejecimiento muy rápido -a las 6 horas el pan está duro-, además de presentar un precio mayor ya que el coste de elaboración también lo es.

semejante a fruta en descomposición y, al partirlo, se observan manchas pegajosas de color pardo en la miga. Se produce por el desarrollo de esporas de Bacillus subtilis y B. mesentericus (presentes en la masa, utensilios, maquinas y productos de espolvoreo) cuando la acidez no es muy grande (pH = 6) y la temperatura elevada (35-40 ºC); por tanto, es frecuente en panes que no se han elaborado con masa madre y en zonas calurosas.

3.3.3. Panes de centeno

3.5. Aditivos, complementos de panificación y coadyuvantes tecnológicos

Sólo la harina de trigo forma una red de gluten cuando se adiciona agua; la capacidad panificable del centeno se debe, entre otros factores, al elevado nivel de pentosanas. La harina de centeno posee una actividad α-amilasa muy elevada, que produce una gran hidrólisis del almidón y que daría lugar a panes con poco volumen, miga húmeda y con poca capacidad de retener agua. Para corregir este problema las masas realizadas con harina de centeno deben acidularse, utilizando mayor cantidad de masa madre o con adición de vinagre, ácido cítrico o ácido láctico. Adicionalmente se incorpora gluten como complemento panario, o harina de trigo.

3.4. Alteraciones del pan Los dos tipos de alteraciones más frecuentes son el enmohecimiento y el ahilamiento. Enmohecimiento. Las formas vegetativas y las esporas de los mohos son destruidas durante el proceso de cocción. Pero en el ambiente, máquina, utensilios de trabajo, etc., siempre están presentes esporas de mohos (Penicillum, Rhizopus, Aspergillus, Oidium, Mucor, Monilia) que se depositan sobre la superficie del pan y producen pigmentos con colores característicos: azul (Penicillum glaucum), verde (P. expansum), o negro (Aspergillus niger). Para su desarrollo necesitan una humedad relativa del aire muy elevada, 90%, que se produce con facilidad si se envasa el pan sin estar demasiado frío al condensarse el agua que se evapora sobre la envoltura. Ahilamiento o viscosidad. Suele aparecer cuando han transcurrido al menos doce horas desde la cocción del pan. Aparece un olor

196

La relación de estas sustancias es muy amplia pero, de forma resumida, se pueden dividir en tres grandes grupos: sustancias que mejoran la calidad de la harina, modificadores del pH y conservadores. La calidad de una harina viene definida por la cantidad de gas que es capaz de producir y por la capacidad de retención de este gas. Para mejorar la primera, se adicionan azúcares (sacarosa, glucosa) o se aumenta el poder enzimático con harinas de malta o fermentos amilolíticos (amilasas). La capacidad de retención de gas se mejora bien aumentando la fuerza de la masa con pentosanas, harina de leguminosas y principalmente ácido ascórbico, o aumentando la extensibilidad y duración del pan, para lo que se emplean emulgentes (lecitinas, mono y diglicéridos de ácidos grasos y ésteres de los anteriores). A veces se adiciona gluten si el contenido o su calidad son bajos. Para la obtención de un pH adecuado, necesario para el desarrollo de levaduras, se utilizan correctores de acidez (ácidos láctico, cítrico, acético, o sus sales). En la elaboración de panes de larga duración se emplean conservadores, principalmente sorbatos, propionatos y diacetato sódico.

3.6.Valor nutricional del pan • Panes comunes. El pan es un alimento energético que proporciona entre 244 y 285 kcal/ 100 g (Tabla 12). Los panes de miga dura serán más energéticos que los panes de miga blanda, debido al diferente contenido en agua, 29 y 39%,


Blanco 29-38 244-276 7,3-9 0,4-1,2 50-58

Integral 30-37 230-267 8-9 1,4-2,2 44-53

7 380 10 4,3 75

Tostado

6 392 10 6,4 73,6

Biscotes

Panes Integral de molde 30-38 248-280 8,8 5 42-50

Integral tostado 5,2 367 11,8 4,5 69,7

Centeno 36 232 6,7 1 49

Centeno integral 42 204 7,3 1,2 41

Multicereal

32-34 255-265 11,5 3,8 44-46

5,5 1,6 26 2,4 33 1,3 464 130 114 0,18 0,11 1,2 0,2 16 1,2

0 0,77 1,54

28 2

0,1 0,08 0,5 0-36

0,42 0,35 4,2

488 204

92,3 3,5

6,5 26 1,30 18 1,2 350 160 130 0,05 0,06 1,3 0,09 0-15 1,2

0,1 0,1

0,77

7,2 1,5

1,4 1,8

0,5

93,4 2,5 4,1 5-6,5 2,8 23 2,5 76 2 540 220 200 0,26 0,08 3,9 0,14 39 0,2

0,7 0,3

1,1

4

4,4-9 1,7 17-58 1-2,5 31-90 1,8-5 500-700 150-225 195 0,25-0,3 0,09-0,15 3-4 0,08-0,2 22-30 0,2-1

1,3 1,0

1,8

93,4 2,4 4,2 2,7

0,25-0,5 0,19-0,5

2,7

92,3 4,9 2,8 5,5-7,7

25 1 30 0,6-2 500 100 90 0,06 0,06 0,5 0 0-27 0,2 0 1,0 0,8

0,54-1,1

89,1 10,7 0,2 3,2-5,2

83-94 0,1-9,2 5,6-8,1 1,6-3,5 1,6 17-23 1-1,5 0-30 0,6-2 540-650 100-120 90 0,09-0,12 0,03-0,05 1 0,02-0,04 0-23 Tr 0 0,2-0,4 0,1-0,3 3,2

24

0,4

Blanco de molde 32-38 268-285 7,8-10 5 48-52

Tabla 12. COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA Y VALOR ENERGÉTICO DE 100 g DE PAN Componente

Agua (%) Energía (kcal) Proteínas (%) Lípidos (%) Hidratos de carbono (%) ARD ALD AR Fibra (%) Minerales (%) Calcio (mg) Hierro (mg) Magnesio (mg) Zinc (mg) Sodio (mg) Potasio (mg) Fósforo (mg) Tiamina (mg) Riboflavina (mg) Eq.niacina (mg) Vit. B6 (mg) Ácido fólico (μg) Vitamina E (mg) Colesterol (mg) AGS (g) AGMI (g) AGPI (g)

AGMI: ácidos grasos monoinsaturados; AGPI: ácidos grasos poliinsaturados; AGS: ácidos grasos saturados; ALD: proporción de almidón lentamente digerible; AR: proporción de almidón resistente; ARD: proporción de almidón rápidamente digerible; Tr: traza.

197

Capítulo 2.6.


respectivamente. El componente mayoritario es el almidón; en el pan de molde el 90% del mismo es rápidamente digerible, presentando una pequeña proporción de almidón lentamente digerible y prácticamente nada de almidón resistente. En los panes blancos la proporción de almidón resistente se eleva (de 5,6 a 8,1) debido a la incompleta gelatinización del almidón en la corteza de estos panes. El pan es un alimento que una vez elaborado tiende a retrogradarse, por lo que a medida que transcurre el tiempo desde su elaboración aumenta la porción de almidón resistente; este hecho es más pronunciado en los panes precocidos. La riqueza de proteínas está entre el 7 y el 10%. El mayor o menor contenido dependerá del tipo de harina utilizada; en procesos automáticos (barras) será menor que en panes grandes (hogazas), panes elaborados a partir de masas congeladas y panes precocidos, que deberán elaborarse con harinas de mayor fuerza. La proteína de trigo es de baja calidad, y es deficitaria en lisina (Tabla 6). La etapa de cocción favorece la reacción de Maillard, sobre todo en la corteza donde se alcanzan temperaturas superiores a los 200 °C; las pérdidas de lisina durante este proceso son superiores a 150 mg/100 g de proteína, lo que puede representar una pérdida adicional de más del 7% de la lisina. Incluso en procesos tan poco drásticos como la primera cocción de los panes precocidos se producen pérdidas de hasta un 1,5% de la lisina. En los panes de Viena el valor nutricional es ligeramente superior si se ha utilizado leche o derivados lácteos en su elaboración. El consumo de estos panes en forma de tostadas produce una reducción adicional del valor nutricional: un tostado normal puede disminuir hasta en un 13% más el contenido en lisina. Los panes son pobres en grasa (≃ 1%), excepto los panes de molde que presentan valores superiores (5%). La grasa deriva de la harina de trigo, y por tanto posee una gran proporción de ácidos grasos insaturados (≃ 80%), aunque en los panes de molde la proporción puede ser diferente al ser una grasa adicionada. El contenido en minerales de interés nutricional es bajo, con un cantidad inferior a 25 mg/100 g y 1,5 mg/100 g para el calcio y el hierro, respectivamente. Si se parte de harinas enriquecidas este contenido es mayor, pero este hecho, que es habitual en Inglaterra y en los EE UU, no lo es en España. La cantidad de sal adicionada suele proporcionar un conteni-

198

do en sodio próximo a 500 mg/100 g; en productos panarios obtenidos de masas congeladas o de fermentación controlada será ligeramente superior, al adicionarse un mayor contenido de sal durante su elaboración a fin de retrasar el inicio de la fermentación. Las vitaminas hidrosolubles, tiamina (0,06-0,12 mg/100 g), riboflavina (0,03-0,06 mg/ 100 g) y niacina (0,5-1 mg/100 g) son las que se encuentran de forma habitual; la presencia de leche en el pan de Viena eleva los niveles hasta por un factor de 6 en el caso de la riboflavina y, al igual que ocurre en los minerales, el contenido se eleva o aparecen concentraciones detectables de otras vitaminas, como por ejemplo ácido fólico, en harinas enriquecidas. La concentración media de fibra está próxima al 2,5% para los panes normales y 4,3% para los de molde. • Panes integrales. El pan de trigo integral presenta un valor nutricional superior; así, el contenido en fibra es de dos a cinco veces superior al del pan normal, y la sustitución del pan común por el integral satisface gran parte de las necesidades de fibra dietética. El contenido en vitaminas (tiamina, riboflavina y niacina) es de dos a tres veces superior, y aparecen cantidades pequeñas de ácido fólico, vitamina B6 y vitamina E. El contenido en sodio se mantiene constante, aumenta ligeramente el calcio y se dobla la concentración de fósforo, potasio y hierro. El 70% del fosfato en la harina integral está en forma de ácido fítico (inositol-hexafosfato) lo que compromete la biodisponibilidad del hierro, del zinc y del calcio al formarse quelatos insolubles. Sin embargo, durante la elaboración del pan, las fitasas, enzimas presentes en la harina y la levadura, hidrolizan este compuesto a inositol-pentafosfato, inositol-tetrafosfato, inositol-trifosfato y, probablemente, a di y monofosfato. Estos compuestos presentan una menor capacidad de formación de complejos, y por tanto permitirán una mayor absorción de los minerales. La pérdida de capacidad de formación de complejos es muy variable (entre el 20 y el 100%) y depende, entre otros factores, del tipo de harina utilizado, de la cantidad de levadura añadida, del tiempo y la temperatura de fermentación, y del pH. De forma general, las pérdidas son mayores en los panes blancos que en los integrales, no existen cuando no se adicionan levaduras (panes ácimos), probablemente porque el pH no es el adecuado, y aumentan a medida que aumenta el tiempo de fer-


Tabla 13. PORCENTAJE DE PÉRDIDA DE ÁCIDO FÍTICO DURANTE LA ELABORACIÓN DEL PAN Y CONTENIDO FINAL DEL MISMO (EXPRESADO EN mg/100 g DE PORCIÓN COMESTIBLEa,b Y EN mg/100 g SOBRE SUSTANCIA SECAc,d) Tipo de pan

Pérdida (%)

Pan blancoa

50

106

28,6

Pan integral blancoa

37

331

30,3

Pan de salvado

33

519

31,1

20

390

24,5

29

293

23,2

27

400

27,4

100

0

nd

55

460

nd

Pan ácimo integral

0

1.140

nd

Pan ácimo blancob

0

550

nd

0

760

ps

0

30

ps

a

Pan de avena

a

Pan multicereales

a

Pan de soja y centenoa Pan blanco

b

Pan blanco integral b

b

Pan ácimo de centeno

c

Pan ácimo de trigo

c

Pan ácimo de trigo integral

Ácido fítico (mg/100 g)

Humedad (%)

0

590

ps

Pan de centenoc

58

340

ps

Pan de centenod

54

370

ps

Pan de trigo

50

20

ps

c

c

Pan de trigo

75

10

ps

c

Pan integral de trigo

25

480

ps

Pan integral de trigod

34

420

ps

d

nd: no determinada; ps: producto seco. a Fermentación: 30-35 °C/25-30 min; horneado: 200-225 °C/30 min. b Fermentación: 30-35 °C/180 min; horneado: 270 °C/20 min. c Fermentación: 27 °C/480 min; horneado: 195 °C/15-35 min. d Fermentación: 27 °C/480 min; horneado: 195 °C/15-35 min.

mentación (Tabla 13). En los panes elaborados con leche la disminución puede ser menor debido a la formación de complejos fítico-calcio resistentes al ataque de las fitasas. En cuanto al contenido en macronutrientes, los hidratos de carbono están en una proporción ligeramente inferior, con una digestibilidad similar, las proteínas prácticamente igual, y es ligeramente superior el contenido de lípidos. El contenido en agua es similar, y el valor energético ligeramente inferior. • Panes de otros cereales. Estos panes presentan las características propias del cereal que se añade junto al trigo. Así, los panes de cen-

teno se suelen elaborar con harinas de alto grado de extracción, por lo que presentan menor contenido de almidón y mayor de fibra (principalmente pentosanas), lo que hace que sea un pan menos energético. Los panes de avena también contienen más fibra, aunque en este caso son los β-glucanos el componente principal; en estos panes el contenido de lípidos también es mayor (≃ 4%). El contenido proteico en ambos tipos de pan es ligeramente inferior y la concentración de ácido fítico es también diferente, lo mismo que la acción de las fitasas durante su elaboración (Tabla 13).

199

Capítulo 2.6.


• Panes tostados. El pan tostado se elabora tostando cualquier tipo de pan; el producto obtenido presenta un contenido de humedad medio del 6%, y por tanto aumenta proporcionalmente el contenido de los otros nutrientes: proteínas (1012%), lípidos (4-6,4%), hidratos de carbono (7075%) y fibra (2,7-6,5%). La proporción en almidón resistente es ligeramente superior. En estos productos, y por las mismas razones anteriormente comentadas, la proporción de lisina es inferior. El pan es una fuente barata de energía y, con una adecuada complementación, puede satisfacer una proporción elevada de las necesidades de nutrientes diarias. Debe consumirse de forma habitual en todas las comidas para conseguir la proporción adecuada de hidratos de carbono de una dieta equilibrada. No contiene colesterol y el contenido de grasa, la mayor parte insaturada, y de azúcar es pequeño. A igualdad energética tiene un mayor efecto saciante que las grasas, sobre todo en panes integrales y tostados, lo que contribuye a regular el apetito y controlar el peso corporal. Sólo las personas que sufren enfermedad celiaca deben sustituir el pan tradicional por pan de maíz, exento de gluten. El consumo de pan ha ido disminuyendo a medida que ha aumentado el nivel de vida, lo que facilita la adquisición de alimentos más variados y costosos. La incorporación de hábitos alimentarios norteamericanos y la incorporación de la mujer al trabajo han reducido el consumo del tradicional pan como tostada (mantequilla, mermelada, aceite y/o tomate) y del bocadillo en la merienda, sustituidos por cereales de desayuno y productos de bollería, respectivamente. En nuestro país el consumo de pan ronda los 160-175 g/persona/día, bastante alejado del consumo de otros países europeos, como Francia, el Reino Unido y Alemania, que rondan los 235 g, y del considerado ideal, que está en torno a 250 g/persona/día. El consumo en 1964 era de 368 g/persona/día, y de 206 g/persona/día en 1981.

harinas comestibles, fermentada, cocida o frita, a la que se han añadido o no otros alimentos, complementos panarios y/o aditivos autorizados. Se denomina “bollería ordinaria” la que no lleva relleno o guarnición, y “rellena o guarnecida” la que incorpora diferentes clases de frutas o preparados dulces o salados (cremas, rellenos de todo tipo, productos de confitería, chocolatería, encurtidos, charcutería, preparados culinarios, etc.), antes o después de la cocción o fritura.

4. Productos de bollería y pastelería

4.1.2. Elaboración

4.1. Bollería Los productos de bollería son los preparados alimenticios elaborados básicamente con masa de

200

4.1.1. Ingredientes Los productos de bollería se diferencian del pan por contener una gran proporción de azúcar (entre el 6 y el 13%) y de grasa (entre el 3 y el 30%), que proporcionan elasticidad y plasticidad y permiten mantener el producto fresco durante más tiempo. Las grasas pueden ser de origen animal (manteca de cerdo, mantequilla), vegetal (aceites de oliva y girasol, manteca de coco y palma) o grasas trasformadas de origen animal y vegetal. Debido a que la grasa y el azúcar debilitan el gluten se utilizan harinas fuertes (Tabla 11) en una proporción comprendida entre el 43 y el 63%. Algunos productos también incorporan huevos (del 2 al 5%), que, además de aumentar el valor nutricional, cumplen una función importante en el desarrollo de las masas fermentadas mejorando el aspecto y el gusto. La yema, por su composición, mejora las propiedades emulsionantes (lecitinas) y, en las masas fermentadas, logra una mayor unión de la grasa y el agua. La clara, por su contenido en proteínas, aporta un mayor volumen. También son utilizados para el tratamiento de superficie antes de cocerlas, mejorando el aspecto del producto acabado. Todos estos productos pueden ir rellenos o con coberturas; la composición aproximada de los principales componentes de algunas coberturas se muestra en la Tabla 14.

Se pueden diferenciar básicamente dos procesos: medias noches, suizos, cristinas, bambas y roscón de Reyes, entre otros, se elaboran de forma similar al pan con algunas pequeñas diferencias; así, el amasado suele realizarse por el sistema de espon-


Tabla 14. COMPOSICIÓN APROXIMADA DE INGREDIENTES EN ALGUNAS COBERTURAS Y RELLENOS UTILIZADOS EN BOLLERÍA Y PASTELERÍA Relleno y/o cobertura Chocolate

Trufa

Ingrediente

Yema

Merengue

33

42

55

-

-

-

% de ingrediente

Azúcar

48

30,5

Cacao

26

16

Pasta de avellana

Crema

-

-

-

22

13

-

-

-

Mantequilla

-

-

45

-

-

Nata

-

38

-

-

-

Huevo

-

-

6,5

30,5

-

Yema de huevo

-

-

2,5

9

-

Clara de huevo

-

-

-

-

25

Maicena

-

-

-

1,5

Agua

-

-

13

Leche

4

ja y la temperatura de cocción depende no sólo del tamaño de la pieza sino de la presencia de grasa o fruta, que hace que sea necesario aplicar menor temperatura durante más tiempo. Ensaimadas y bollos hojaldrados (croissants y napolitanas, entre otros) se elaboran de forma diferente, ya que después del amasado se adiciona una gran cantidad de grasa. En el caso de la ensaimada se encierra la grasa en la masa dándole forma de cilindros muy finos, y se la enrolla en forma de caracol. Para la bollería hojaldrada, primero se forma el denominado “plastón” (masa rectangular obtenida al plegar la masa con la grasa), se lámina al grosor deseado y se procede a plegar tantas veces como capas de hojaldre quieran obtenerse. Posteriormente ambos tipos (ensaimadas y bollos hojaldrados) se fermentan y cuecen. Las rosquillas americanas (donuts) y los xuxos son productos de bollería fritos en vez de cocidos, los primeros elaborados por el sistema tradicional y los segundos como masas hojaldradas.

4.2. Pastelería y repostería Son los productos elaborados, fermentados o no, de diversa forma, tamaño y composición, in-

2,5

17

20

tegrados por harinas, féculas, azúcares, grasas comestibles y otros alimentos como sustancias complementarias. Al igual que en la bollería, existe pastelería y repostería dulce y salada. Dentro de este grupo se incluyen: • Masas hojaldradas, como los milhojas, palmeras y duquesas, que se elaboran de forma similar a la bollería hojaldrada pero sin fermentación. • Masas azucaradas, como los mantecados y polvorones, que se obtienen al hornear una masa realizada con harina, que puede tostarse ligeramente, azúcar y manteca de cerdo, con la incorporación o no de levadura. • Masas escaldadas, como lionesas y roscos, que se elaboran mezclando aguardiente (anís), azúcar y aceite a los que se adiciona harina de trigo hasta formar una masa que posteriormente se hornea. • Masas batidas, que son masas de harina floja (Tabla 11), huevos y azúcar muy batidos, depositadas en moldes o placas y sometidas a la acción del calor. Estos productos no llevan fermentación, y el aspecto esponjoso del producto se consigue gracias al aire incorporado durante el batido con la ayuda, en el caso de los productos muy grasos, de impulsores químicos (bicarbonato en medio ácido) que se desarrollan sobre todo en la cocción. Estas masas se pueden dividir

201

Capítulo 2.6.


en cuatro grupos: cocidas al vapor (capuchinas), ligeras (bizcocho espuma o de soletilla), superligeras (tortitas) y pesadas como los bizcochos de almendras (la grasa es la de la almendra), sobaos (llevan mantequilla como grasa y ron), magdalenas (con leche y aceite de oliva) y plum-cake (con frutas confitadas). • Masas fritas, alimentos de consumo inmediato, fabricados mezclando agua potable, harina y sal, adicionados o no de gasificantes y fritos en aceite vegetal; dentro de este grupo se encuentran productos tan típicos como los churros y buñuelos. La Tabla 15 muestra la proporción aproximada de los ingredientes mayoritarios de algunos productos de bollería, pastelería y repostería de consumo habitual en España.

4.3.Valor nutricional de los productos de bollería, repostería y pastelería El valor nutricional de los productos de bollería es muy heterogéneo, como corresponde a la gran variedad de ingredientes y proporciones utilizados (Tabla 15). A un producto base como el hojaldre puede adicionarse azúcar, como en el caso de las palmeras, o bien recubrir las piezas con azúcar glasé, mermeladas, coberturas de chocolate, o rellenarlo de crema, nata, merengue si se trata de bollería dulce (Tabla 14) o de atún o carne si es bollería salada. Algunos productos, en vez del tradicional horneado, sufren un proceso de fritura, por lo que además se incorpora un tipo de grasa distinto cuya calidad dependerá del aceite utilizado en este proceso. La Tabla 16 recoge el contenido aproximado de algunos productos de bollería y pastelería dulces consumidos en España. El valor energético es muy elevado (311-560 kcal/100 g), como corresponde a productos ricos en hidratos de carbono (37-79%) y grasa (13-43%). En los productos de bollería el almidón es el constituyente mayoritario de la fracción de hidratos de carbono, al contrario de lo que sucede en los productos de pastelería, en los que es el azúcar (suizo vs. pastel de chocolate). El contenido de proteínas es variable en cantidad (3,6-10%) y calidad, ya que deriva de los ingredientes y estos abarcan desde harina, harina y huevo, y en los productos salados, ade-

202

más, carne, pescado, etc. El porcentaje de fibra dietética es pequeño (1-4%) y viene ligado a la harina de partida. El interés nutricional de estos productos radica en su composición grasa (Tablas 16 y 17). El porcentaje de ácidos grasos saturados en los productos de bollería de elaboración tradicional y hojaldrada es muy alto (45-64,5%). Estos productos contienen cantidades variables de ácidos grasos trans (0,7-7%) al utilizarse en su elaboración grasas hidrogenadas, principalmente de palma y soja. Magdalenas y bizcochos presentan una composición totalmente distinta debido a la utilización de aceites vegetales, que proporcionan un contenido de ácidos grasos mono y poliinsaturados próximo al 25 y al 50%, respectivamente. La proporción de ácidos grasos en los donuts depende de los ingredientes y grasas utilizadas en la fritura; esto hace que la proporción de ácidos grasos trans encontrados en este tipo de producto sea muy variable (1-10%), incluso un mismo producto, elaborado en distintas zonas geográficas, puede presentar diferente composición grasa. El contenido de colesterol depende del origen de la grasa (manteca de cerdo y mantequilla) y de la inclusión de algunos ingredientes (huevo); esto hace que prácticamente todos los productos, a excepción de los churros, contengan cantidades considerables de él (Tabla 16). La Tabla 18 muestra el índice de colesterol-grasa saturada (medida del riesgo cardiovascular) de los productos de bollería en comparación con los de otros alimentos. El consumo de productos de bollería, pastelería y galletería en España ha ido aumentando a lo largo de los últimos años: 4,4 kg/persona/año en 1964, 8,4 kg/ persona/año en 1981, 10 kg/persona/año en 1991 y en torno a los 12 kg/persona/año en la actualidad. Los principales consumidores son los niños y adolescentes; entre un 30 y un 75%, dependiendo de la zona y de la edad, consumen bollería a lo largo de la mañana. También es elevado el consumo de la misma por parte de los adultos. El aporte calórico ideal de las grasas debe ser inferior al 35% de las necesidades energéticas totales; sin embargo, en España la ingesta se sitúa en torno al 42%. Además, la proporción de ácidos grasos saturados tampoco debiera ser superior al 10%, y nuestro país supera este límite en un 1,9%. El consumo de ácidos grasos trans es de 2,4 g/persona/ día, lo que representa un 0,8% de la energía total. La mayor ingesta de este tipo de productos contribuye a este desequilibrio graso. En las recomendaciones dietéticas para la prevención de la aterosclerosis, la bo-


Tabla 15. PROPORCIÓN APROXIMADA (%) DE INGREDIENTES EN PRODUCTOS DE BOLLERÍA Y PASTELERÍA Producto Ingrediente

Brioche Roscón Croissant Ensaimada de Reyes

Hojaldre (base)

Magdalena Mantecado Polvorón Churro

Harina

63

48

43

54

42,5

24

Agua

18

25

23

22

19

13

Azúcar

8

8

Grasa • Margarina

5

6

• Manteca

5,5

13,5

25

2

26 36

40

20

5

17

27

0,1

36

25

• Mantequilla

1,5

Levadura

2

Masa madre

2

Huevo líquido

4

1,5

5

4 2

Mejorante

1

1

0,3

0,5

Sal

1

0,5

1

1

Impulsor Gluten

53

31,5 3

• Aceite de oliva

26

34

1 1

11

1

8 0,5

1 0,5

llería preparada con aceite de oliva o semillas se sitúa en la zona de consumo moderado, dos o tres veces por semana o a diario con moderación; sin embargo, la bollería preparada con otro tipo de grasas, tal como croissants, ensaimadas, magdalenas industriales y donuts, se sitúa en la zona de consumo esporádico.

5. Galletas Las galletas, bizcochos y pastas constituyen productos de gran aceptación popular que se consumen en prácticamente todos los hogares. Poseen una textura y sabor agradables, son de fácil ingestión y de gran comodidad de presentación, así como fáciles de transportar y conservar. Las galletas, de acuerdo con la definición de la Legislación Alimentaria Española, son productos alimenticios elaborados fundamentalmente por una mezcla de harina, grasas comestibles y agua, adicio-

nada o no de azúcares y otros productos alimenticios o alimentarios (aditivos, aromas, condimentos, especias etc.), sometidos a un proceso de amasado y posterior tratamiento térmico, dando lugar a un producto de presentación muy variada caracterizado por el bajo contenido en agua.

5.1. Clasificación La clasificación de galletas es muy amplia e incluye, dentro de las más comunes, las siguientes: • Galletas María, tostadas y troqueladas: se caracterizan por la formación de una masa elástica como consecuencia del desarrollo del gluten, cortado mediante prensa o rodillo troquelado y posterior horneado. • Galletas cracker y de aperitivo: se elaboran con harinas y grasas comestibles, generalmente sin azúcar, y las masas se someten a una ligera fermentación para conseguir su tradicional ligereza.

203

204 18,4

Roscón de Reyes

2,5 15

Palmera de chocolate

Bizcocho

b

a

Hidratos de carbono. mg/100 g. c Fritos en aceite de oliva.

Churrosc

34,2

20,3-25,2

39

Pastel de manzana

Donut

-

Pastas de té

12,2-23

3,2

Palmera

Pastel de chocolate

10,3

Hojaldre

24-28

9,9

Napolitana de chocolate

Magdalenas

23,7

-

Napolitana de crema

Croissant de chocolate

14,8-16,8

15,5

Ensaimada de chocolate

Croissant

16

20-22

Agua

Ensaimada de azúcar

Suizo/brioche

Productos

4,6

6,7

3,6

5,6

4,7-5,2

6,1-7,8

6

5,4

6

6,2

6,2

5,5

5,6-6,4

7,5-8,3

7,2

5,6

5,1

10

Proteínas

40

42 (14,3)

40,1

79,1

41,8-54,6 (35,9)

39,9-49,3 (2,8-19,2)

60 (33)

56,6

56,8

36,9 (2,8)

49,7

46,3

66-79

55 (7,5)

56,7 (13,4)

47

49

40,5 (5)

CHO (azúcares) a

1,2-1,4

3

2,5

2,5

1,8-3,3

1-2,7

1,1

4,8

3,7

2,2

4,1

3,9

2,5-3

1,6-2,2

1,8

3,4

2,7

2,6

Fibra alimentaria

20

20,6

15,1

15,2

24,3-27,9

13,2-22,4

16

30,1

29,8

43,4

29,3

20

15-22

17

15,9

28,4

26,6

21,9

Lípidos

Componentes

Trazas

4

130

130

148

41-203

97

-

-

118

-

-

130

50

120

-

60

190

Colesterolb

-

-

-

-

1,1

-

-

0,6

0,5

1

0,8

0,5

-

-

-

1

0,9

-

Cenizas

348

380

311

456

439-456

347-385

408

519

519

560

487

387

456-469

400

384

465

457

398

Energía

Tabla 16. COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA (%) Y VALOR ENERGÉTICO (kcal/100 g) DE PRODUCTOS DE BOLLERÍA

Capítulo 2.6. Cereales y productos derivados


Tabla 17. PORCENTAJE DE ÁCIDOS GRASOS EN PRODUCTOS DE BOLLERÍA Y REPOSTERÍA Productos Suizo

Ácidos grasos saturados

Ácidos grasos monoinsaturados

Ácidos grasos poliinsaturados

Ácidos grasos trans

64,5

30,1

5,4

Ensaimada

45-48

27-36

15-20

Croissant

47-60

35-37

5-10

Hojaldre

52-55

32-36

8-14

Magdalena

12-30

25-28

42-50

1

24

24

51

0,6

30-50

32-37

9-10

1-10

16

50

34

Bizcocho Donut Churros

0,7-7 0,7-4

Tabla 18. ÍNDICE DE COLESTEROL-GRASA SATURADA (ICGS) DE ALGUNOS ALIMENTOS Producto (100 g)

ICGS*

Pan blanco, verduras, frutas, féculas, etc.

0-2

Leche y derivados lácteos desnatados

0-4

Leche entera y derivados lácteos

5-60

Queso

6-28

Carne de pollo

≃5

Bollería

12-25

Carne de vacuno

12-25

Yema de huevo

25-30

Hígado

30-35

*ICGS: (1,01 x g de grasa saturada) + (0,05 x mg de colesterol).

• Barquillos con o sin relleno: se denominan barquillos, obleas o ambrosías los productos obtenidos de la cocción en planchas metálicas de pastas en estado líquido viscoso, formadas por harinas, féculas, glucosa y sal, adquiriendo diferentes formas. Pueden o no rellenarse con azúcar, glucosa, grasa y aromas. • Bizcochos secos y blandos: se elaboran con harina, azúcar y huevos, batido todo a gran velocidad para conseguir que monte adecuadamente, depositándose en moldes o en chapa lisa para su horneado. La clasificación de secos y blandos obedece al porcentaje de humedad del producto acabado. • Pastas blandas: aquellas galletas obtenidas a base de masas cuya peculiaridad consiste en cre-

mar adecuadamente los componentes (azúcar, grasa y otros productos alimenticios), añadir harina, moldear rápidamente para impedir el desarrollo del gluten y hornear. Existen además galletas, tradicionales o no, que pueden ser bañadas en aceites vegetales, recubiertas de chocolate, rellenas formando bocadillos, etc.

5.2. Elaboración Los ingredientes básicos utilizados en la elaboración de las galletas son: harinas de trigos blandos, (las galletas cracker y de aperitivo requieren harinas de trigos semiduros), azúcares para las galletas dulces, y

205

Capítulo 2.6.


grasas. Otros ingredientes usados en algunas formulaciones son los huevos, leche y derivados, cacao, frutos secos, etc. Además de las materias primas se utilizan aromas (especialmente vainilla y vainillina) y un gran número de aditivos, entre los que se incluyen emulsionantes, saborizantes o potenciadores del sabor, agentes gasificantes, colorantes, antioxidantes y conservadores, entre otros. La elaboración de galletas incluye una primera etapa de mezcla y dispersión de ingredientes sólidos y líquidos y amasado. Este proceso se realiza en caliente (galletas tipo María) y se favorece el desarrollo del gluten. Las pastas de té y galletas de mantequilla se amasan en frío y no se favorece el desarrollo del gluten. La masa se suele dejar en reposo en las galletas tipo María, tostadas o troqueladas, se fermenta en las de aperitivo o cracker o se lleva inmediatamente a la tolva de laminación en las pastas duras o blandas y en las galletas de mantequilla o tipo mantequilla. Posteriormente al amasado se realiza la laminación, basada en compactar y calibrar la masa transformándola en una lámina de espesor uniforme. La masa compactada y calibrada se deja en reposo para permitir su relajación. Durante esta fase la masa se encoge y engruesa, por lo que el espesor de la lámina depende del calibre de los rodillos y de la relajación consentida. La principal razón de la relajación es controlar la forma de la galleta después de la cocción. La masa laminada se corta mediante cortadores troquelados (galletas tipo María) o cortadores rotatorios para las pastas o galletas de mantequilla. La cocción se realiza en hornos continuos o discontinuos durante 2,5 a 15 minutos y produce una disminución de la densidad de las piezas, desarrollando una estructura abierta y porosa debido a los cambios producidos durante la cocción, como hinchamiento y gelificación del almidón, desnaturalización de proteínas, liberación de gases, expansión y ruptura de burbujas, fusión de las grasas; el nivel de humedad se reduce hasta un 1-4% y la coloración de la superficie cambia por reacciones de pardeamiento químico (Maillard y caramelización). Las pastas de té, con mayor contenido en grasa que las galletas tipo María y sin desarrollo del gluten, muestran una estructura quebradiza y arenosa, y las galletas de mantequilla o tipo de mantequilla muestran una fuerte cohesión por el aglomerado, obtenido por presión, al que se someten antes de cortar. Las galletas horneadas se dejan enfriar de

206

forma gradual para impedir el cuarteamiento que suele producirse en galletas con bajo contenido en azúcar y grasa.

5.3.Valor nutricional de las galletas Las galletas constituyen un complemento apetitoso de la ración alimentaria diaria, con un aporte secundario a la nutrición general. Por su naturaleza, son productos alimenticios cuyo consumo se realiza preferentemente en el desayuno y merienda o en determinadas momentos del día, ya que suponen un aporte de energía modulable. La composición puede ser muy variable según el tipo de galleta (dulce o salada) o la utilización de relleno o recubrimiento. Las galletas se caracterizan por su elevado valor energético (400-470 kcal/100 g) (Tabla 19), superior al de los productos de panadería (250 kcal/ 100 g) y similar al de los productos de bollería (300-500 kcal/100 g). En su composición, destaca el contenido en hidratos de carbono (60-70%), entre los que se encuentran polisacáridos (almidón) y altos porcentajes de azúcares (25-30%), excepto en las galletas saladas o galletas tipo cracker. Estos productos poseen un contenido en lípidos entre un 15 y un 20%, inferior en muchos casos al aportado por los productos de bollería. Los ácidos grasos saturados constituyen más del 50%, y los ácidos grasos monoinsaturados el 30%. El colesterol se encuentra presente en la mayoría de estos productos. Los aspectos nutricionales destacables, y que se corresponden con los ya indicados en productos de bollería (ver apartado 4.3), están relacionados con el elevado porcentaje de ácidos grasos saturados en aquellos productos elaborados con grasas vegetales hidrogenadas o en las galletas que incluyen en su formulación mantequilla. El contenido en colesterol varía de acuerdo con los ingredientes utilizados en la elaboración, mantequilla, manteca, leche o derivados lácteos, y huevo. Actualmente, la mayoría de las galletas se elaboran con grasas y/o aceites de origen vegetal (palma, coco, soja, oliva, maíz y girasol). Los azúcares son un ingrediente básico de las galletas dulces y constituyen el 40% del total de hidratos de carbono. Los productos comúnmente utilizados son la sacarosa, jarabes de glucosa, fructosa y miel.


Tabla 19. COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA (g/100 g) DE DIFERENTES TIPOS DE GALLETAS Galletas

kcal

Agua

Proteína

Lípidos totales

AGS

AGMI AGPI Colesterol (mg)

Glúcidos totales (azúcares)

Fibra

Tipo María

455

2,4

7,5

18,7

9,7

5,7

2,5

66

64,0 (26,7)

3,1

De mantequilla

472

2,0

7,0

19,1

11,2

6,1

1,0

107

68,0 (25,0)

1,6

Pastas de té

402

20,7

6,0

16,5

10,2

4,8

0,8

139

57,5 (26,5)

0

Tipo cracker

419

5,0

9,0

11,8

7,4

3,5

0,4

0

69,2 (2,1)

3,2

AGS: ácidos grasos saturados; AGMI: ácidos grasos monoinsaturados; AGPI: ácidos grasos poliinsaturados.

Los niños, adolescentes, y adultos que desarrollan una actividad física alta tienen unos requerimientos energéticos elevados. Se recomienda que los niños y adolescentes ingieran el 25% y entre el 5 y el 10% de la energía diaria en el desayuno y la merienda, respectivamente. En este sentido las galletas pueden participar en las raciones diarias, si bien sería aconsejable seleccionar aquellas elaboradas con grasas o aceites vegetales y más concretamente con aceite de oliva, y limitar el consumo de galletas rellenas o recubiertas con chocolate que incrementan el aporte de grasa (concretamente de grasa saturada) y azúcares.

6. Pastas alimenticias Las pastas alimenticias, según la Legislación Alimentaria Española, son productos obtenidos por desecación de una masa no fermentada elaborada con sémolas, semolinas o harinas procedentes de trigo duro, trigo semiduro o trigo blando o sus mezclas y agua potable.

6.1. Clasificación • Pastas alimenticias simples o pastas alimenticias: elaboradas con sémola o semolina de trigo duro (Triticum durum), semiduro, blando o

sus mezclas. Las elaboradas exclusivamente con sémola o semolina de trigo duro se clasifican como de “calidad superior”. • Pastas alimenticias compuestas: aquellas que en su elaboración incorporan alguna de las siguientes sustancias: gluten, soja, huevos, leche, hortalizas, verduras y leguminosas naturales, desecadas o conservadas, jugos y extractos. • Pastas alimenticias rellenas: son pastas simples o compuestas que contienen en su interior un preparado elaborado con todas o alguna de las siguientes sustancias: carne, grasas, hortalizas, productos de pesca, verduras, huevos, y agentes aromáticos • Pastas alimenticias frescas: cualquiera de las anteriores sin proceso de desecación. Además de la clasificación de pastas indicada por la Legislación Alimentaria existe un gran número de ellas elaboradas con fines dietéticos: pasta para niños, constituida principalmente por una mezcla de harinas a veces predigeridas, leche en polvo y azucares; pasta para diabéticos, en la que se reduce el contenido en hidratos de carbono y se sustituyen éstos por proteínas u otros ingredientes; pasta para enfermos renales, en la que se reduce el contenido en proteínas. En las pastas sin gluten, para enfermos celiacos, se utilizan harinas sin gluten (arroz), y en las de enfermos hipertensos y cardiacos se disminuye la sal y se utiliza agua destilada. La pasta integral, o bien la preparada con salvado de trigo, harina o sémola, se utiliza para obesos.

207

Capítulo 2.6.


6.2. Elaboración Las pastas alimenticias se elaboran con productos de diferente granulometría de trigos duros, semiduros o blandos, agua y sal. Los trigos duros se fragmentan siguiendo las líneas que limitan las células. Producen harinas gruesas, arenosas, fluidas y de fácil cernido, compuestas de partículas de forma regular, muchas de las cuales son células de endospermo. Muestran mayor dureza física, lo que afecta a la facilidad de desprendimiento del salvado y a una mayor adhesión entre almidón y proteínas; son más ricas en pigmentos carotenoides, poseen baja actividad lipooxidasa y presentan mayor lesión de los gránulos de almidón, lo que permite una mayor absorción de agua; el gluten suele ser más débil. Los trigos blandos producen harinas muy finas, compuestas de fragmentos irregulares, difíciles de cernir, menor adhesión entre almidón y proteínas y menor lesión de los granos de almidón. Las células de endospermo tienden a fragmentarse, mientras que el resto de las células quedan unidas al salvado. Desde hace algún tiempo existe una gran controversia a nivel tecnológico y de consumo sobre la utilización de trigo duro o blando para la elaboración de pastas. Algunos países como Italia, Francia y Grecia, no admiten la mezcla de trigos; los países de Europa del Este las elaboran exclusivamente con sémola de trigo blando, y España con mezclas de ambos. La pasta de trigo duro aporta mejores propiedades culinarias, mayor resistencia a la masticación, mayor contenido en carotenoides y menor de lipooxigenasas, y una riqueza en proteínas ligeramente superior. Sin embargo, las diferencias de calidad entre pastas elaboradas con trigos duros, blandos o sus mezclas no son generalizables, ya que determinados procesos tecnológicos aplicados actualmente (desecación a muy altas temperaturas) logran productos que pueden competir con las pastas fabricadas exclusivamente con trigo duro. Por otra parte, todos los productos de trigos duros o blandos con granulometría adecuada, inferior a 350 μm, ofrecen pastas de alta calidad al obtenerse masas homogéneas. En estas, la absorción de agua aumenta y el tiempo de amasado disminuye. La incorporación de huevo proporciona pastas de mejores propiedades culinarias (reducción de la adherencia de la pasta cocida) y mejor color.

208

La elaboración de pasta comprende las etapas de amasado, en la que se incorporan a la sémola, semolinas, harinas o mezclas, agua (30%) y sal, y se mezcla durante un tiempo aproximado de 10 minutos. En este proceso el gluten se desarrolla y absorbe un 90% del agua, produciendo un esponjamiento de la masa y su transformación en una masa homogénea y firme. La operación debe realizarse en amasadoras herméticas en ausencia de aire, para evitar la aparición de burbujas que darían a la pasta un aspecto opaco y un punto de debilidad, además de favorecer la actuación de la lipooxigenasa que destruye los carotenos responsables del color amarillo. En la extrusión (Figura 5), la mezcla se somete a una presión continua de hasta 150 atmósferas (por lo general, 80-120 atmósferas) a lo largo del tornillo sin fin procurando que no se alcance la temperatura de 50 ºC para no deteriorar la estructura proteica, que influiría negativamente en la cocción. Posteriormente la masa sale por una boquilla donde tiene lugar una expansión y el producto toma la forma del molde de la boquilla de salida. Actualmente, existen en el mercado 250 formatos de pastas. El secado es la etapa más compleja; los gradientes de humedad en el interior de la masa podrían causar agrietamientos y la formación de cortezas en la superficie, que obstaculizarían la salida del agua de las zonas internas. Actualmente se usan sistemas de secado a altas temperaturas, por encima de 70 ºC o más altas. Las temperaturas de 40 a 60 ºC sólo se utilizan en empresas de reducida producción. Al aumentar las temperaturas se reducen los tiempos de secado y el tamaño de las instalaciones; el producto tiene mayor estabilidad microbiana, la red proteica se refuerza, disminuye la adherencia de la pasta y pueden usarse mezclas de productos de trigos blandos (con menor contenido proteico) con óptimos resultados. El producto tiene que pasar del 30% de humedad al 12,5%, y el procedimiento de secado dependerá del tipo de pastas (largas o cortas). La pasta puede también elaborarse mediante laminación. Este proceso consiste en el paso de la mezcla de ingredientes por unos rodillos laminadores con lo cual no se afecta el valor nutricional de las materias primas y produce una pasta porosa con gran capacidad de absorción. En la extrusión, la mezcla pasa por un cilindro con tornillo sinfín. Las altas presiones y temperaturas pueden afectar al valor nutricional y a la capacidad de absorción.


Figura 5. Tornillo extrusor.

6.3.Valor nutricional de las pastas La composición, y por tanto el valor nutritivo de la pasta, dependerá de la calidad de las sémolas o harinas y del grado de extracción. Las pastas compuestas o rellenas presentan una composición y valor nutricional muy variable de acuerdo con los ingredientes utilizados en su elaboración. Los hidratos de carbono (almidón) son los nutrientes más abundantes. La proteína más abundante de la pasta es el gluten, que le confiere su elasticidad típica. El contenido medio se sitúa entre el 12 y el 13%, por lo que se puede considerar como una fuente adecuada de proteína, aunque esta sea deficiente en lisina, aminoácido esencial. La pasta alimenticia simple, la más consumida, se elabora con sémola de trigo duro, agua y sal, el valor energético es de aproximadamente 350 kcal/100 g y el aporte de nutrientes estará relacionado con la variedad de trigo, condiciones de cultivo y grado de extracción, que en el caso de los productos para elaboración de pasta suele ser bajo (70%). Las pastas alimenticias compuestas son también muy consumidas, e incorporan en su elaboración otros ingredientes:

huevos (pasta al huevo), vegetales (espinacas, tomate, zanahoria), suplementos proteicos (harina de soja, leche desnatada en polvo o gluten de trigo), pastas enriquecidas (hierro, vitaminas del grupo B) o complementos naturales (germen de trigo, levadura de cerveza, etc.). La pasta se caracteriza por el bajo contenido en grasa. No obstante, cuando se hace referencia a este nutriente hay que tener en cuenta como en el caso de las proteínas la formulación utilizada. Por ejemplo, unos espaguetis elaborados de forma sencilla y acompañados de salsa de tomate tienen un contenido en grasa bajo, pero esto puede modificarse considerablemente si se acompañan de carne, queso, etc. El aporte de minerales y vitaminas es escaso y va a depender del grado de extracción. La Tabla 20 recoge la composición media de pastas cocidas simples, compuestas y rellenas elaboradas para su consumo. Se recomienda un consumo de pastas de al menos una a tres veces por semana, incorporándolas a sopas, formando parte de ensaladas o como plato principal. Deben alternarse con otros platos ricos en hidratos de carbono, como legumbres o arroz. Las pastas son alimentos de alto valor energético

209

Capítulo 2.6.


Tabla 20. COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA (g/100 g) DE PASTAS COCIDAS Productos

kcal Agua Proteína Lípidos AGS totales

AGMI

AGPI Colesterol Glúcidos (mg) totales

Fibra

Pasta simple

116

70,0

4,0

1,2

0,2

0,1

0,5

0

22,2

2,0

Pasta con huevo

124

70,0

4,7

1,5

0,3

0,5

0,2

8

22,9

1,0

Pasta rellena con carne

100

77,2

4,7

3,4

1,3

1,6

0,3

23

12,7

1,8

Pasta rellena con queso

149

68,4

9,5

5,1

2,0

2,3

0,5

26

16,3

0,9


y se recomiendan en la dieta habitual de la población y especialmente de quienes requieren un mayor aporte energético: niños, adolescentes, personas con profesiones de gran actividad o desgaste físico, y en determinadas enfermedades y periodos de convalecencia en los que se requiere aumentar el aporte energético. Las pastas constituyen un alimento de elección para personas mayores y especialmente para aquellas que posean dificultades de deglución y, si se elaboran con sémolas o harinas de bajo grado de extracción y por tanto, bajo contenido en fibra, se pueden recomendar para quienes lleven una dieta escasa en residuos. La pasta contiene gluten, por lo que su consumo está totalmente contraindicado para quienes sufren intolerancia al gluten, excepto las que especifiquen en la etiqueta el consumo para enfermos celiacos, elaboradas con harina de arroz. Asimismo, se ha de vigilar la composición de las pastas alimenticias al existir un gran número de ellas que llevan huevo y no pueden ser consumidas por personas alérgicas a este alimento.

7. Cereales de desayuno Los cereales de desayuno se elaboran mediante extrusión. Esta técnica es utilizada para moldear o formar una sustancia blanda o plástica mediante tratamientos de calor y fuerzas de corte y fricción mecánicas. Una masa relativamente poco hidratada se introduce en un tornillo sin fin que la somete a importantes fuerzas de cizallamiento y presión a elevada temperatura, para posteriormente hacer-

210

la pasar a través de un orificio con forma especial a fin de conseguir la forma deseada (Figura 5). Es un proceso que combina diferentes operaciones unitarias como mezclado, cocción, amasado y moldeo. El empleo más extendido es la transformación de cereales, mezclados o no con otros ingredientes, para dar lugar a productos como cereales de desayuno, aperitivos o snacks, galletas, pastas, papillas infantiles, sopas, bebidas instantáneas, proteínas texturizadas, etc. El trigo, el maíz y el arroz son los principales cereales usados en su elaboración, aunque también se pueden utilizar avena y cebada. Al cereal base se le puede adicionar azúcar, miel, caramelo, extracto de malta, chocolate, leche en polvo o frutos secos, así como enriquecerlo en vitaminas y minerales. Pueden tener forma de escamas, copos, filamentos y gránulos. El contenido energético de estos productos es muy elevado y próximo a las 400 kcal/100 g, como corresponde a alimentos que pueden alcanzar hasta un 88% de hidratos de carbono y un contenido de humedad muy bajo (≃ 4%). Los hidratos de carbono derivan del cereal de partida, aunque algunos cereales de desayuno pueden contener hasta un 40% de azúcares. El contenido proteico oscila entre el 5 y el 15%, según el cereal considerado, y la proteína es deficitaria en lisina, aminoácido que aún decrece más tras el procesado. La pérdida de lisina es tanto mayor cuando más elevada es la temperatura de extrusión y más baja la tasa de hidratación; no hay que olvidar, sin embargo que estos productos se suelen consumir con leche, producto que es una buena fuente de lisina. El contenido en grasa es variable, aunque pequeño (entre el 1 y el 7%) y depende


de los ingredientes adicionados al cereal. La proporción de fibra oscila entre el 1 y el 30%, esta última cantidad en los productos elaborados con salvado. La relación fibra insoluble/fibra soluble depende del cereal utilizado, del grado de refinado y de las condiciones de elaboración. La cocción-extrusión, incluso en condiciones suaves, produce un aumento de la fibra soluble a expensas de la insoluble; esta solubilización parece depender del contenido de agua del proceso, siendo mayor a menor contenido. El proceso de elaboración también afecta al contenido vitamínico del cereal base; la tiamina se destruye casi por completo y la riboflavina y la niacina en menor proporción. Aun así, los cereales de desayuno son una fuente estimable de vitaminas del grupo B así como de hierro, al tratarse de productos enriquecidos en ellos. 100 g de producto pueden aportar más del 100% de la cantidad diaria recomendada de tiamina, 80% de la de niacina, 75% de las de riboflavina y vitamina B12 y 67% de la de hierro; esta información debe constar detallada en la etiqueta del producto. Durante la elaboración de estos productos se produce la hidrólisis parcial del ácido fítico, en una proporción que oscila entre el 30 y el 70%. Los cereales de desayuno constituyen alimentos altamente energéticos, con gran riqueza en minerales y vitaminas, bajos en grasa y algunos también ricos en proteína; sin embargo, hay que hacer notar que el contenido elevado de azúcares, junto a la viscosidad y pegajosidad del producto, lo hacen potencialmente cariogénico. Por otro lado, el contenido de sodio de estos productos suele ser elevado (200-1.000 mg/100 g de producto).

8.1. Composición del grano de arroz El grano de arroz está constituido por una cariópside vestida (arroz vestido o en cáscara), ligeramente mas pequeña que la del trigo. La sobrecubierta pajiza, resistente, lignificada y silícea llamada cascarilla es dura, leñosa, abrasiva y tiene escaso valor nutritivo; representa el 20% del peso del grano, posee una alta proporción de fibra (70%), cenizas ricas en sílice (20%), proteína (3%), grasa (2%) y pequeñas cantidades de vitaminas. La cariópside, también llamada grano cargo o moreno o grano descascarillado, representa del 72 al 82%. Esta formada por el pericarpio (epicarpio, mesocarpio y células transversales) y otra capa más profunda llamada testa, que rodea el endospermo con una capa diferenciada llamada aleurona, donde reside casi toda la actividad enzimática, y el resto, el endospermo, la parte de mayor peso, constituye la reserva energética de la semilla. El germen y la cubierta protectora llamada escutelo poseen las enzimas requeridas durante la germinación. El salvado (constituido por el pericarpio, el tegumento y la capa de aleurona) y la mayor parte del germen se eliminan en el procesado. La cáscara representa el 20% del grano, el salvado y embrión alrededor del 7 al 12%, y el endospermo o arroz pulido del 70 al 73% (Tabla 2). El salvado y el germen son ricos en proteínas y grasa, pero el excesivo contenido en fibras y cenizas disminuye su digestibilidad. Posee también un alto contenido en almidón, vitaminas y minerales.

8.2. Clasificación del arroz

8. Arroz El arroz constituye el alimento básico de una gran parte de la población mundial. El 88% de la producción mundial se consume en Extremo Oriente y en algunas áreas de África y América del Sur. Los datos de la FAO del año 2001 muestran una producción mundial de 592.873 millones de toneladas, correspondiendo a Asia 507.000 millones, seguida por Sudamérica, África y Norteamérica con 21.000, 15.000 y 9.000 millones respectivamente. La Unión Europea sólo produce 2.600 millones en España, Italia, Portugal y Grecia. Se conocen más de 2.000 variedades de arroz, pero sólo algunas de ellas se cultivan.

El arroz se clasifica de acuerdo con su tamaño en variedades de grano corto, medio y largo. El grano largo corresponde a la variedad índica y se caracteriza por ser seco y esponjoso tras la cocción. Los granos cortos y medios corresponden a la variedad japonica, más húmedos y pegajosos. Desde un punto de vista comercial existen tres tipos de arroz: “arroz bruto”, “arroz moreno” y “arroz blanco”. El arroz con cáscara, bruto o arroz paddy, es el arroz sin descascarillar, como se presenta después de recolectar. El arroz moreno, integral, cargo o descascarillado, se obtiene por eliminación de la cascarilla mediante descascarillado o descorticado, y el arroz pulido, también denominado arroz

211

Capítulo 2.6.


blanco, corresponde al arroz al que se le quita la mayor parte de las cubiertas externas o salvado y el germen en una fase de la molienda conocida como blanqueo. Posterior al blanqueo se realiza un proceso de pulido, aunque no siempre, para eliminar trazas de salvado y obtener un producto con superficie suave y blanca. Además de los tres tipos de arroz antes mencionados existen otros obtenidos por diferentes tratamientos como el “arroz sancochado, parboiled o vaporizado”, correspondiente al arroz con o sin cáscara sometido a un tratamiento hidrotérmico seguido de secado, y que puede comercializarse como “arroz cargo parboiled” o “arroz elaborado parboiled”, y el arroz tratado, que incluye el “arroz glaseado”, arroz blanco tratado con glucosa y/o talco y el “arroz matizado o camolino”, arroz blanco recubierto de parafina líquida o grasas vegetales. El llamado arroz salvaje es una hierba indígena (Zizania acuatica) de América del Norte. El grano recolectado y limpio se fermenta hasta adquirir un color oscuro y sabor a avellana. El grano fermentado y secado a 125 ºC se comercializa generalmente mezclado con arroz blanco. El contenido en proteínas es mas elevado que el del arroz (1215%), y se caracteriza por un mayor contenido en lisina y metionina.

8.3. Procesado del arroz El tratamiento industrial del arroz comprende las etapas de limpieza, descascarillado (arroz moreno), blanqueado y pulido (arroz blanco, pulimentado o semiblanqueado, según permanezcan o no las partes internas del pericarpio). El grageado se basa en el tratamiento del arroz pulimentado con una solución de glucosa y polvos de talco (silicato magnésico), formándose una envoltura transparente y brillante. En lugar de talco se pueden usar fosfato, acetato o lactato cálcico. Actualmente se están aplicando algunos otros procedimientos para el tratamiento del arroz, como el ablandamiento de las capas de salvado del arroz moreno con aceite caliente para facilitar su separación, y posterior eliminación del salvado y del aceite con hexano. El arroz obtenido es más blanco y con menos contenido graso. El proceso de sancochado o arroz parboiled (término inglés que significa parcialmente cocido), también denominado vapori-

212

zado, es el arroz preferido por los consumidores que requieren arroces livianos y de fácil preparación; ni se pasa ni se pega. Incluye remojo en agua caliente del arroz vestido, eliminación del exceso de agua y tratamiento con vapor de agua y secado. Este proceso se practicaba en siglos pasados en el Pakistán, la India y Birmania. En estos países se había observado que el arroz con cáscara mojado en agua y posteriormente calentado al sol era más resistente a la rotura y ofrecía mejor conservación. Inicialmente este proceso se aplicó para ablandar las cubiertas, y posteriormente se observó que aumentaba el valor nutritivo debido a la migración de vitaminas y sales minerales desde las cubiertas hacia el endospermo, favoreciéndose la retención de estas por el almidón gelificado formado en el tratamiento con vapor de agua. El arroz sancochado es endurecido antes del descascarillado mediante un tratamiento especial con vapor a presión que gelatiniza parte del almidón del grano, atrapa los elementos nutritivos y proporciona al grano resistencia a la sobrecocción (impide que el grano se pase). Este proceso presenta las siguientes ventajas: mayor resistencia del grano a la fractura y a los insectos, mayor valor nutritivo, particularmente en vitamina B1, y menor tendencia a ser pegajoso o pulposo durante el cocinado, frente a un color más oscuro, sabor ligeramente diferente, mayor susceptibilidad al enranciamiento y tiempo de cocción más largo. El arroz rápido, instantáneo o precocido corresponde a un arroz cuyo tiempo de cocción se ha reducido. El arroz utilizado para este tratamiento puede ser el blanco normal o el sancochado o parboiled. El fundamento de este proceso se basa en crear una estructura porosa y una pregelatinización parcial del almidón, para así reducir el tiempo de cocción (Figura 6).

8.4.Valor nutricional del arroz La composición del arroz comercial dependerá del procesado o tratamiento llevado a cabo; especialmente en lo relativo al contenido en fibra dietética, lípidos, vitaminas y minerales (Tabla 21). El almidón, como en el resto de los cereales, es el principal componente del arroz (70 a 80%) (Tabla 3). El contenido en proteínas es algo más bajo que en el resto de los cereales (7%), pero la


Tabla 21. COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA (%) DEL ARROZ CRUDO Energía Hidratos Proteínas Lípidos Fibra P Fe Na K Tiamina Ribo(kcal) de (g) (g) (g) (mg) (mg) (mg) (mg) (mg) flavina carbono (mg) (g)

Niacina (mg)

Arroz blanco

349

78,3

7,1

0,9

2,4

102

0,8

5

98

0,05

0,04

3,6

Arroz rápido

346

78,2

6,9

0,6

1,4

130

1,4

3

135

0,22

0,06

3,4

Arroz integral

349

73,9

7,5

2,6

3,0

303

1,7

6

223

0,39

0,08

4,8

lisina está presente en mayor concentración. La digestibilidad y el valor biológico de las proteínas del arroz son mayores, y por tanto la utilización neta proteica es la más alta de todos los cereales (74%), por lo que la calidad de la proteína del arroz es superior a la de la del resto de los cereales (Tabla 6). El arroz se caracteriza por el contenido en vitaminas del grupo B, especialmente B1, pero la eliminación de las cubiertas externas produce una pérdida notable (≃ 80%) de vitamina B1. El arroz se caracteriza también por su bajo contenido en sodio (5 mg/ 100 g) y su elevado contenido en potasio (100 mg/ 100 g), por lo que se recomienda en dietas para hipertensos. El arroz, junto con el maíz, el mijo y el sorgo, son cereales recomendados en la dieta para enfermos celiacos. La excelente digestibilidad del arroz, junto con su suave acción astringente, hacen del arroz un alimento recomendable en la recuperación de un proceso de gastroenteritis.

9. Maíz El maíz (Zea mays), junto con el trigo y arroz, son los tres cereales de mayor producción en el mundo. Las variedades cultivadas comprenden el maíz dentado, vítreo, dulce, blanco, waxy, amilomaíz y maíz con alto contenido en lisina. Es una fuente importante de elementos nutritivos para los seres humanos y animales y una materia básica de la industria de transformación, a partir de la cual se obtienen almidón, aceite, proteínas, bebidas alcohólicas y jarabes de glucosa y

fructosa. La planta tierna es usada como forraje y se ha utilizado con éxito en la industria láctea y cárnica y, tras la recolección del grano, las hojas secas y la parte superior, incluidas las flores, aún se utilizan hoy día como forraje de calidad relativamente buena para alimentar a los rumiantes de pequeños agricultores de los países en desarrollo. Como alimento, se puede usar todo el grano, maduro o no, o bien se puede tratar con técnicas de molienda en seco (Figura 7) para obtener productos intermedios como sémolas y harinas de distintas granulometrías y, como subproductos, germen a partir del cual se obtiene el aceite comestible de elevada calidad y la cubierta seminal o pericarpio (salvado), utilizada como alimento para animales y que en los últimos años ha adquirido importancia como fuente de fibra dietética. La molienda húmeda es un proceso que se utiliza fundamentalmente para la obtención de almidón, proteínas, aceite y fibra (Figura 7). No obstante, el procedimiento de cocción en solución alcalina empleado para elaborar tortillas (pan fino y plano de México y otros países de la América Central) también es una operación de molienda húmeda que sólo elimina el pericarpio. En la composición química del maíz influyen la estructura física del grano, factores genéticos y ambientales, elaboración, y otros eslabones de la cadena alimenticia. La composición del maíz dependerá de las partes del mismo que se consideren. El pericarpio se caracteriza por su elevado contenido en fibra, constituida fundamentalmente por hemicelulosa, celulosa y lignina. El endospermo, en cambio,

213

Capítulo 2.6.


Figura 6. Etapas y productos del procesado del arroz.

contiene un nivel elevado de almidón (88%), proteínas (8%), y un contenido relativamente bajo de grasa. Por último, el germen se caracteriza por el alto contenido en grasa (33%), proteínas (18,5%) y minerales (10,5%). El componente químico principal del grano de maíz es el almidón, al que corresponde entre un 72 y un 73% del peso del grano. Otros hidratos de carbono que forman parte del grano son azúcares sencillos (glucosa, sacarosa y fructosa), en cantida-

214

des que varían de un 1 a un 3%. La sacarosa, el elemento más importante, se encuentra esencialmente en el germen. Las proteínas constituyen el siguiente componente en importancia del grano. En las variedades comunes su proporción puede variar entre el 8 y el 11% del peso del grano, y en su mayor parte se encuentra en el endospermo. La calidad del maíz como alimento queda determinada por la composición en aminoácidos de sus proteínas. El maíz común es deficiente en lisina y triptófano en comparación con una variedad de maíz denominada MPC (maíz con proteínas de elevada calidad), mientras que el contenido en leucina en el maíz común es mucho mayor que el del MPC. La calidad de las proteínas del germen es superior a las del endospermo o las del grano completo, mientras que la calidad de las proteínas del grano completo es superior a la del endospermo por la contribución de las proteínas del germen. Los lípidos del grano de maíz están fundamentalmente en el germen y están determinados genéticamente, con valores que van del 3 al 18%. El aceite de maíz tiene un bajo contenido en ácidos grasos saturados, palmítico (11%) y esteárico (2%), mientras que presentan valores elevados de ácidos grasos poliinsaturados, fundamentalmente ácido linoleico (44%), y cantidades reducidísimas de ácidos


Figura 7. Etapas y productos del procesado del maíz.

α-linolénico y araquidónico. El ácido oleico (37%) ocupa el segundo lugar en importancia. El aceite de maíz es relativamente estable debido a su bajo contenido en ácido linolénico y a los niveles elevados de antioxidantes naturales. Este producto goza de gran reputación debido a la distribución de sus ácidos grasos, fundamentalmente ácidos oleico y linoleico. Los hidratos de carbono complejos se encuentran principalmente en el pericarpio, aunque también en las paredes celulares del endospermo y, en menor medida, en las del germen. El total de fibra dietética en diferentes variedades se encuentra entre el 12 y el 15%, correspondiendo valores

más elevados, 12%, a la fibra insoluble y 1,3% a la soluble. El contenido de cenizas en el grano es de aproximadamente un 1,3%. El germen proporciona casi el 78% de todos los minerales del grano. El mineral más abundante es el fósforo, en forma de fitato de potasio y magnesio, encontrándose en su totalidad en el embrión. Otros minerales son potasio, calcio, magnesio, sodio, hierro, cobre, manganeso y zinc (Tabla 9). El maíz tiene un contenido bajo en calcio y oligoelementos. El grano de maíz contiene dos vitaminas liposolubles, provitamina A o carotenoides y vitamina E. Los carotenoides se encuentran en el maíz amarillo, en tanto que el maíz blanco tiene es-

215

Capítulo 2.6.


caso o nulo contenido. La mayoría de los carotenoides se encuentran en el endospermo, con pequeñas cantidades en el germen. Los carotenoides del maíz amarillo pueden destruirse en gran medida durante el almacenamiento. La vitamina E se encuentra mayoritariamente en el germen. Las vitaminas hidrosolubles se localizan sobre todo en la capa de aleurona del grano de maíz y, en menor medida, en el germen y en el endospermo. Este aspecto es importante a la hora de elaborar el maíz. El contenido de tiamina y riboflavina del maíz está determinado primordialmente por el ambiente y las prácticas de cultivo, más que por la estructura genética. La niacina es una de las vitaminas más estudiadas en el maíz, por su relación con la pelagra en poblaciones que consumían elevadas cantidades de este cereal. Una característica propia de esta vitamina es que está ligada, y por lo tanto el organismo animal no puede asimilarla; sin embargo, existen algunas técnicas de elaboración que hidrolizan la niacina permitiendo su asimilación. La asociación de la ingesta de maíz con la pelagra se debe a los bajos niveles de niacina del grano, a la cantidad de triptófano asimilable y a la elevada concentración de leucina, que aumenta las necesidades de esta vitamina. El maíz no posee vitamina B12, y el grano maduro posee muy pequeñas cantidades de vitamina C. Otras vitaminas, como ácido fólico o ácido pantoténico, se encuentran en cantidades muy pequeñas.

10. Cereales y salud 10.1. Enfermedad celiaca La enfermedad celiaca, también denominada esprúe celiaco, esprúe no tropical y enteropatía sensible al gluten, consiste en una intolerancia permanente a la gliadina y otras proteínas afines, que produce una atrofia grave de las vellosidades intestinales en individuos con una predisposición genética a padecerla (ver Capítulo 4.42). La relación entre harina de trigo y enfermedad celiaca fue establecida por el pediatra holandés Dicke en 1950, quien además demostró que el componente tóxico del trigo para los sujetos celiacos era la fracción proteica principal, denominada gluten, y concretamente la gliadina, proteína de la fracción soluble en etanol (prolaminas). Las prolaminas del cente-

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no (secalina) y de la cebada (hordeína) también inducen la lesión intestinal, pero existen dudas respecto a la prolamina de la avena (avenina). Algunos estudios recientes sugieren que este cereal puede ser consumido por celiacos sin riesgo alguno, pero estos resultados deben ser todavía confirmados, especialmente en la población infantil. La avena tiene un contenido en prolamina inferior al del trigo, la cebada y el centeno, y su composición muestra un bajo contenido en el aminoácido prolina. Otros cereales, como maíz, arroz, mijo y sorgo, poseen una proporción variable de prolaminas y un contenido y secuencia de aminoácidos distintos de los de la gliadina. Estos cereales pueden ser consumidos sin inconvenientes por los enfermos celiacos. Mediante electroforesis se han identificado cuatro fracciones de gliadina, denominadas α, β, γ y ω, todas ellas tóxicas; la mayor toxicidad se atribuye a las α-gliadinas y la menor a las ω-gliadinas. La investigación en este campo ha sido amplia, y se sabe que los péptidos tóxicos se encuentran en secciones que se repiten en el extremo N-terminal de la molécula de gliadina y que contienen los aminoácidos prolina y glutamina en las siguientes secuencias, SPGG (serina-prolina-glutamina-glutamina), GGGP (glutamina-glutamina-glutamina-prolina) y SPGG (serina-prolina-glutamina-glutamina). Más recientemente se ha relacionado la toxicidad con una secuencia de 33 aminoácidos, con alto contenido en prolina, que no puede ser hidrolizada en el intestino y que es la responsable de estos efectos. El mecanismo por el cual el gluten ejerce un efecto dañino en el enfermo celiaco no es aún completamente conocido. Determinados hallazgos apoyan que podría tratarse de un trastorno inmunológico, por la existencia de mutaciones en diversos genes de histocompatibilidad, el incremento de la síntesis de inmunoglobulinas en la mucosa intestinal de enfermos celiacos y la presencia de anticuerpos específicos, antigliadina (AGA) y antiendomisio (IgA-EMA), que están dirigidos contra un antígeno asociado a la sustancia intermiofibrilar del músculo liso que rodea el intestino. Se ha demostrado, sin embargo, que las moléculas del sistema HLA de clase II desempeñan un papel importante al actuar como presentadoras del gluten (o de ciertas secuencias de aminoácidos) como antígeno al sistema inmunológico: se iniciaría así la respuesta inmune y la enfermedad. El conocimiento detallado de la estructura o de los péptidos tóxicos


capaces de desencadenar la reacción inmunológica tiene interés, ya que permitiría establecer nuevos tratamientos para los enfermos celiacos: fármacos que bloquearan la unión entre los péptidos tóxicos y las moléculas HLA, el cultivo de variedades de trigo genéticamente modificadas, o la inclusión de determinadas enzimas que hidrolizaran específicamente estos péptidos. Para que se produzca la enfermedad celiaca es preciso que concurran los siguientes factores: a) Consumo de gluten en sujetos genéticamente predispuestos; este factor desencadena o permite la cronificación de la lesión intestinal, y su supresión se acompaña de normalización de la misma tras un tiempo variable. b) Susceptibilidad genética HLA; todos los enfermos celiacos tienen un determinado tipo de HLA, pero no todas las personas que lo poseen van a ser celiacos. c) Determinados factores ambientales pueden influir en el inicio de la aparición de la enfermedad. La introducción precoz de gluten, en el caso probable de una inmadurez intestinal, condicionaría formas de presentación más graves y más precoces. La lactancia materna prolongada posiblemente contribuiría a la maduración de la fisiología del intestino, al protegerlo en cierta medida y dar lugar a formas de aparición más tardías. Las infecciones intestinales pueden ser un factor que precipite la manifestación de una enfermedad celiaca silente. La falta de estudios epidemiológicos de enfermos celiacos en España no permite conocer la prevalencia de esta enfermedad, pero se acepta que la incidencia de la enfermedad celiaca oscila entre 1/ 350 y 1/500 recién nacidos vivos en España. La enfermedad celiaca se produce más frecuentemente en niños en los primeros años de vida (entre 1 y 5 años de edad, predominando los 2 años) y en adultos entre los 30 y los 40 años. La sintomatología más habitual en niños comprende diarrea, vómitos, cambios de carácter, falta de apetito y estacionamiento de la curva de peso; al cabo de algún tiempo el paciente desarrolla lo que se denomina “hábito celiaco”, con aspecto triste e indiferente, irritable y huraño ante los estímulos, panículo adiposo escaso, pobre masa muscular, piel pálida, lengua seca con aspecto carencial, a veces aftas bucales y cabello ralo. El abdomen prominente y las nalgas aplanadas completan el aspecto característico de estos enfermos. En personas adultas, la aparición,

de un cuadro agudo con diarrea crónica e intermitente, disminución del apetito y pérdida brusca y ostensible de peso harán sospechar el diagnostico y aconsejarán la necesidad de una biopsia intestinal. La enfermedad puede cursar durante varios años de modo asintomático. Este comportamiento se ha observado fundamentalmente entre familiares en primer grado de pacientes celiacos. De ahí la necesidad de un atento seguimiento clínico de las familias de los pacientes, seguimiento que debe incluir la determinación de títulos de anticuerpos antigliadina, antiendomisio y antirreticulina o incluso biopsia intestinal si fuera necesario. Aunque, en teoría, la dieta sin gluten parece sencilla, en la práctica representa un reto para pacientes, dietistas y médicos, debido a posibles situaciones que favorecen la ingestión involuntaria de gluten por la utilización de harinas o almidones (gluten residual) como espesantes, gelificantes o estabilizantes en gran número de alimentos: productos lácteos (yogur, quesos, flanes, postres de leche); fiambres, embutidos y patés, para obtener productos homogéneos; en salsas (mayonesa, ketchup, mostaza); en golosinas (chicles, caramelos, confites); en chocolates, turrones, mermeladas, helados, zumos de frutas, conservas de tomate, etc. Las harinas de cereales también pueden usarse para adulterar productos (leche en polvo), y a veces se producen contaminaciones cruzadas por la utilización de los mismos molinos para la molturación de cereales con y sin gluten. Asimismo, puede producirse una ingesta inadvertida por el etiquetado engañoso de los alimentos, por el consumo de productos que hasta la fecha no habían sido tóxicos para pacientes celiacos o por la presencia de gluten como excipiente en algunos medicamentos. Todas estas situaciones deben tenerse muy en cuenta cuando se sospechen transgresiones no conocidas por los padres o por los pacientes adultos. Es preferible, por tanto, rechazar todos los productos elaborados o manipulados por la industria alimentaria, si no se tiene absoluta garantía acerca de su composición y elaboración. Existen a disposición de los pacientes amplias listas de alimentos sin gluten; las asociaciones de celiacos facilitan unas excelentes instrucciones sobre los regímenes alimenticios y las recetas sin gluten. Respecto a la utilización de almidón de trigo en la fabricación de productos sin gluten, no hay pruebas de que la cantidad de gliadina contenida en los

217

Capítulo 2.6.


Tabla 22. DIETA SIN GLUTEN Alimentos que contienen gluten • Pan y harinas de: trigo, cebada, centeno, avena y triticale • Productos de bollería y pastelería (pasteles, tartas, etc.) • Galletas, bizcochos y productos de repostería

• Pastas italianas (fideos, • Productos elaborados que macarrones, tallarines, etc.) en su composición contengan y sémola de trigo las harinas citadas o productos • Leches y bebidas malteadas obtenidos de las mismas • Bebidas destiladas, fermentadas (almidones, almidones a partir de cereales: cerveza, modificados, féculas, proteínas) whisky, agua de cebada, algunos licores

Alimentos que pueden contener gluten • Embutidos: mortadela, chorizo, morcilla, fiambre de jamón, etc. • Productos de charcutería • Quesos fundidos • Patés diversos

• Conservas de carnes • Conservas de pescados • Caramelos y gominolas • Sucedáneos de café y otras bebidas de máquina

• Frutos secos tostados • Helados • Sucedáneos de chocolate • Colorante alimentario

Alimentos sin gluten • Leche y derivados: quesos, requesón, nata, yogures naturales y de sabores, cuajada • Carnes y vísceras frescas, congeladas y en conserva natural, cecina, jamón serrano y cocido de calidad extra

• Pescados frescos y congelados sin rebozar • Mariscos frescos • Pescados y mariscos en conserva al natural o en aceite • Huevos • Verduras, hortalizas, tubérculos • Frutas • Arroz, maíz, sorgo, mijo, tapioca o sus derivados

alimentos sin gluten, fabricados a base de almidón, constituya un peligro real para aquellos pacientes que los ingieran de forma regular. Sin embargo, en determinados pacientes celiacos con sensibilidad especial, la ingestión de almidón de trigo puede causar síntomas insidiosos. La dieta de los enfermos celiacos está basada en el consumo de alimentos naturales que no posean gluten (carne, pescados, mariscos, huevos, leche y derivados, legumbres, arroz, maíz, mijo y sorgo, frutas y verduras) (Tabla 22) (ver Capítulo 4.42).

10.2. Efectos beneficiosos y perjudiciales del ácido fítico • Interacción del ácido fítico con los nutrientes. La molécula de ácido fítico puede

218

• Legumbres • Azúcar y miel • Aceites, mantequillas • Café en grano o molido, infusiones y refrescos • Todo tipo de vinos • Frutos secos naturales y fritos con o sin sal • Sal, vinagre de vino • Especias en rama o grano y todas las naturales

ser desfosforilada por la enzima fitasa o por el procesado a altas temperaturas, dando lugar a numerosos isómeros posicionales (di, tri, tetra, penta y hexafosfatos de mioinositol). El ácido fítico forma complejos con minerales (calcio, hierro y zinc) y/o proteínas. El fitato puede reaccionar con los grupos α-amino y ε-amino de la lisina, con el grupo imidazol de la histidina y con el grupo guanidilo de la arginina. Muchos de estos complejos son insolubles y biológicamente no disponibles para humanos en condiciones fisiológicas normales. Además, son más difícilmente atacados por las enzimas digestivas. Los complejos fitatoproteínas conducen a la disminución de la solubilidad y digestibilidad de las proteínas así como a la inhibición de enzimas digestivas como la pepsina, la tripsina y la α-amilasa.Valores de pH del alimento próximos a la neutralidad permiten que el ácido


fítico se encuentre en forma de anión con una alto potencial para formar complejos con elementos minerales y/o proteínas. El ácido fítico y los fosfatos de inositol (IP5, IP4, IP3) forman complejos insolubles con los cationes metálicos cobre, zinc, cobalto, manganeso, hierro y calcio. El resto de los fosfatos de inositol no parecen tener la capacidad de formar complejos con los cationes. El ácido fítico es el principal factor responsable de la disminución de la biodisponibilidad del hierro. Asimismo, la absorción de zinc está enormemente influenciada por la presencia de ácido fítico, especialmente en presencia de calcio, por la formación de complejos zinc-calcio-fitato menos solubles que los complejos zinc-fitato. Los vegetarianos son el grupo de población más afectado por el contenido de ácido fítico en alimentos, y dentro de este grupo los niños son más vulnerables a una reducción de la absorción de zinc, ya que los requerimientos de zinc durante el crecimiento son muy altos. Los vegetarianos adultos tienen mayor capacidad de adaptarse a las dietas vegetarianas incrementando la absorción de minerales. El consumo de carne incrementa la absorción de zinc y hierro. El mecanismo aún es desconocido, aunque se cree que los péptidos y aminoácidos producidos en la digestión incrementan la solubilidad y absorción de estos minerales. El ácido fítico se reduce por diferentes procedimientos. La germinación de las semillas incrementa la actividad fitasa y reduce el contenido de ácido fítico, transformándolo en fosfato inorgánico. La fermentación seguida para la elaboración de productos panarios reduce el contenido en ácido fítico por acción de la fitasa de la harina y en mayor grado de la fitasa de las levaduras (ver apartado 3.6). La actividad fitasa es máxima a temperaturas entre 45 y 60 ºC, y la enzima se inactiva a 70 ºC. Por tanto, los procesos de cocción actúan desactivándola. La molturación de los cereales (arroz, trigo, triticale) separa las cubiertas externas (salvado) y elimina la mayor parte del ácido fítico. • Efectos beneficiosos del ácido fítico. Además de los efectos antinutritivos del ácido fítico, en los últimos años se están desarrollando estudios relacionados con sus efectos beneficiosos en los campos tecnológico y nutricional. Trabajos relativamente recientes ponen de relieve su capacidad para disminuir los niveles de glucosa en sangre, con los consiguientes efectos beneficiosos en el control de la diabetes, debido a la capacidad de

unirse a la amilasa intestinal y disminuir su actividad y, por tanto, reducir la liberación de azúcares simples que aumentarían la respuesta hormonal. También es capaz de captar calcio, mineral necesario para estabilizar la actividad amilasa. Se ha sugerido que, por su potencial antioxidante, el ácido fítico podría ejercer una acción protectora frente al cáncer de colon. El mecanismo protector no se conoce, pero se cree que debe estar relacionado con su capacidad para unirse al hierro evitando o inhibiendo la peroxidación lipídica y la consecuente formación de radicales libres. También puede unirse al zinc, necesario para la síntesis de DNA, y de esta forma reducir o inhibir la proliferación celular. Un último mecanismo sería la inactivación de la α-amilasa; esto provocaría que parte de almidón llegase al colon sin digerir y que pudiese entonces ser fermentado por la microbiota bacteriana con producción de ácidos grasos de cadena corta que, al disminuir el pH, provocarían una reducción de la solubilidad de los ácidos biliares y una neutralización del amoniaco, que parecen ser promotores tumorales. Un último efecto beneficioso del ácido fítico podría ser la reducción de la concentración de colesterol y triglicéridos en sangre, con las consiguientes repercusiones positivas en la enfermedad cardiovascular. Este efecto sería debido a la capacidad del ácido fítico de unirse al zinc, disminuyendo el cociente zinc/cobre en plasma, probablemente por una reducción en la absorción de zinc sin afectar la de cobre.También podría relacionarse con la reducción del índice glucémico y de la concentración de insulina, que conduce a la disminución del estímulo para la síntesis hepática de lípidos. La valoración de los efectos beneficiosos y perjudiciales del ácido fítico en la nutrición obliga a combinar de forma adecuada los alimentos para asegurar una ingesta suficiente de nutrientes, fundamentalmente en grupos de población donde altos aportes de alimentos ricos en ácido fítico pueden tener consecuencias más graves: niños, adolescentes, embarazadas y ancianos.

10.3. Índice glucémico El índice glucémico de los hidratos de carbono de la dieta esta relacionado con la salud. El consumo de alimentos con índices glucémicos bajos

219

Capítulo 2.6.


mejora el control general de la glucosa en sangre en personas diabéticas y reduce los triglicéridos plasmáticos en personas hipertrigliceridémicas (ver Capítulo 4.21). Algunos estudios epidemiológicos indican que una dieta con índice glucémico bajo está asociada con una disminución del riesgo de padecer diabetes no dependiente de la insulina (tipo 2) en el hombre y en la mujer. Los alimentos con índices glucémicos altos favorecen el crecimiento de bacterias orales y por tanto la aparición de caries. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el desarrollo de la misma depende además del tipo de alimento, frecuencia de consumo, grado de higiene dental, presencia de flúor, función salivar y factores genéticos. En el caso de los deportistas de resistencia se necesita consumir alimentos de índice glucémico alto durante la competición y después de la misma, con el objeto de reponer la mayor cantidad posible de glucógeno. Las características del grano de almidón, como el grado de cristalinidad o la proporción de amilosa y amilopectina, la cantidad de azúcares, la textura, la presencia de grasa, y la cantidad y el tipo de fibra son los principales factores que condicionan la velocidad de absorción de la glucosa, y por tanto el índice glucémico de los cereales. Durante el procesado tecnológico de los mismos para obtener sus formas comestibles puede disminuir la cristalinidad, aumentar la proporción de azúcares o favorecerse la interacción entre nutrientes, hechos estos que condicionan también el índice glucémico del producto final. La Tabla 23 muestra el índice glucémico de distintos cereales y derivados. Los granos de cereales que mantienen el tejido botánico intacto presentan menor índice glucémico que sus correspondientes harinas integrales (cebada perlada versus cebada triturada); la molienda daña parcialmente los granos de almidón e incrementa la digestibilidad del mismo. La amilopectina se digiere más rápidamente que la amilosa; esto hace que cereales con alto contenido en amilosa presenten menor índice glucémico. Como ya se ha comentado, se distinguen tres tipos de arroz por su tamaño (de grano largo, medio y corto). El contenido en amilosa de los cultivos de grano largo es entre medio y alto y se comercializa principalmente como arroz blanco o pulido, arroz vaporizado (parboiled), o “arroz rápido”. Los cultivos de grano medio tienen bajos contenidos en amilosa. Se destinan preferentemen-

220

te para cereales de desayuno, alimentos infantiles e industria cervecera. Existen arroces especiales con un contenido en amilosa extraordinariamente alto (más del 24%), que han sido seleccionados para uso como ingredientes de productos procesados como sopas en latas, y en productos de cocinado rápido y congelados que contienen arroz. Excepto en este último caso (arroces con alto contenido en amilosa), la respuesta glucémica es elevada; sin embargo, la digestibilidad del arroz no se debe exclusivamente al contenido de amilosa, y puede estar afectada por diferencias estructurales de la amilosa de diferentes variedades o por la formación de complejos amilosa-lípidos, que retrasan la hidrólisis del almidón provocando respuestas de glucosa e insulina menos pronunciadas. La respuesta glucémica a los arroces vaporizados (arroces precocidos) y a los arroces vaporizados rápidos es muy inferior a la que se registra con el arroz normal en pacientes diabéticos dependientes e independientes de la insulina y en sujetos sanos; se sugiere que esto es el resultado de las interacciones entre almidón y lípidos, aunque pudiera deberse al contenido en amilosa que fuera mayor en el arroz vaporizado. Los panes pertenecen a un grupo de alimentos que aumentan la respuesta insulínica; los hidratos de carbono de estos productos están representados por el almidón gelatinizado y dextrinas, que son fácilmente digeribles por las amilasas humanas y por tanto inducen respuestas glucémicas altas. La fibra insoluble no modifica la velocidad del vaciado gástrico y, por tanto, la respuesta glucémica inducida por panes integrales es similar a la de los panes blancos. La elaboración de panes con grano entero, y por las razones comentadas para los granos completos, hace que estos productos presenten menor índice glucémico (panes de cebada en grano). La incorporación de fibra soluble en gran cantidad (pan de salvado de avena) aumenta la viscosidad del bolo alimenticio, limita el acceso de las enzimas amilolíticas y disminuye la difusión de la glucosa a través de la mucosa, lo que hace que estos productos presenten un índice glucémico más bajo. Los panes de centeno, como ya se ha comentado, se elaboran con masa agria; la presencia de ácidos orgánicos parece disminuir la glucemia y la insulinemia posprandiales. El pan ácimo presenta una estructura más compacta y por tanto una digestión más lenta, e índice glucémico más bajo.


Tabla 23. ÍNDICE GLUCÉMICO (IG) DE CEREALES Y DERIVADOS Alimento

IGa

nb

Granos y harinas Granos de trigo Harina de maíz Maíz dulce Arroz blanco Arroz blanco grano largo Arroz bajo en amilosa Arroz alto en amilosa Arroz moreno Arroz instantáneo Arroz precocido Arroz precocido alto en amilosa Granos de centeno Cebada perlada Cebada triturada Cebada laminada Mijo Trigo sarraceno (alforfón)

IGa

nb

Pan blanco Pan integral Baguette Pan sin gluten Pan sin gluten enriquecido en fibra Pan de arroz Pan de avena integral Pan de salvado de avena Pan de centeno en grano Pan de centeno integral Pan de cebada en grano Pan de cebada integral Pan multicereales

100 ± 0 71 ± 2 95 ± 15 76 ± 5 73 ± 4 66,5 65 47 ± 3 50 ± 4 58 ± 6 34 ± 4 60 ± 9 43 ± 5

6 13 1 2 2 2 1 2 6 4 3 9 1

62 ± 6 67 76 60 ± 2 78 ± 9 61 ± 4 70 ± 2

8 1 1 14 3 9 7

52 ± 3 47 ± 2 42 ± 3 47 ± 1

4 2 7 3

Panes 41 ± 3 69 ± 1 53 ± 4 64 ± 7 56 ± 2 88 ± 11 56 ± 4 55 ± 5 69 ± 12 47 ± 3 35 ± 4 34 ± 3 25 ± 1 50 66 ± 5 71 ± 10 54 ± 4

4 2 6 12 10 1 3 3 3 13 5 1 5 1 1 1 3

Cereales de desayuno Salvado de trigo Trigo inflado Trigo desmenuzado Arroz inflado Copos de maíz Salvado de avena Gachas de avena Muesli

Alimento

Productos horneados 42 ± 5 74 ± 7 75 ± 8 87 ± 4 81 ± 3 55 ± 5 58 ± 4 49 ± 9

4 2 2 3 5 2 8 2

Bollos Croissants Donuts Bizcochos Pasteles de arroz Pasteles Galletas Pasta Cintas Macarrones Espaguetis Tallarines

a

Índice glucémico (glucosa = 100). b Número de estudios.

Los productos de bollería presentan de forma general valores ligeramente inferiores a los del pan blanco, y esto puede deberse a posibles complejos grasa-amilosa y, en los productos muy grasos, a un cierto enlentecimiento del vaciado gástrico que puede influir en la velocidad de absorción de la glucosa. Las pastas presentan un valor de índice glucémico bajo. En las pastas cocidas el almidón es-

tá gelatinizado; sin embargo, permanece en forma granular y su hinchamiento es pequeño debido a la matriz proteica (gluten) que los encapsula y que reduce la acción de las amilasas. La cocción-extrusión destruye parcial o completamente la estructura organizada del grano de almidón, dando lugar a una digestibilidad casi completa. Si los parámetros de extrusión son elevados los cereales de desayuno pueden presentar

221

Capítulo 2.6.


índices glucémicos más elevados que el pan (trigo y arroz inflados y copos de maíz). Los cereales de desayuno con salvado presentan índices más bajos (salvado de trigo y avena), bien por inaccesibilidad física o por la presencia de fibra soluble.

10.4. Productos con propiedades funcionales 10.4.1. Productos funcionales de la avena Recientemente se han aceptado los efectos beneficiosos para la salud de los productos procedentes de la avena: sémola de avena, salvado de avena y harina de avena. Numerosos estudios clínicos han mostrado que los productos de la avena reducen los niveles de colesterol sérico, y específicamente del colesterol asociado a lipoproteínas de baja densidad (LDLcolesterol), sin que se modifique el HDL-colesterol (reducción del riesgo de enfermedad cardiovascular). El principal ingrediente activo que presenta estas propiedades es la fibra soluble, y más concretamente el β-glucano. No hay consenso sobre los mecanismos de acción, pero se recomienda un consumo de 3 g de β-glucano al día. Este efecto beneficioso se asocia al consumo de salvado, sémola y harina de avena. El β-glucano y la viscosidad parecen tener importantes funciones en la modificación de los lípidos sanguíneos y en la atenuación de las respuestas de glucosa e insulina en sangre. Además del β-glucano, las capas externas de la avena, como las de otros cereales, son una buena fuente de fibra alimentaria insoluble, y tienen, por consiguiente, la capacidad de facilitar la función del colon y posiblemente de mejorar el cáncer de colon. En estas capas se concentran muchos componentes con funciones determinadas, como lignina, ceras, fitatos, vitaminas, sales minerales y compuestos fenólicos. Algunos de estos compuestos son poderosos antioxidantes, además de ejercer eficaces propiedades farmacológicas. La avena es, además, un cereal nutritivo; proporciona energía, vitaminas, sales minerales y una distribución equilibrada de aminoácidos. Por tanto, la avena se ajusta de forma admirable a la descripción de alimento funcional, puesto que, junto a poseer todas las propiedades normales de un alimento

222

(carácter nutritivo básico y sabor y textura agradables), ejerce un efecto beneficioso para la salud. El salvado de avena se obtiene mediante molienda de los granos desnudos o de avena prensada, separación de la harina por tamizado y cernido en fracciones tales que la de salvado no sea más del 50% del material de partida, tenga un contenido total de β-glucano de al menos un 5,5% (en peso seco) y una riqueza total de fibra no menor del 16% (en peso seco). Está constituido, como en todos los cereales, por el conjunto de capas externas del grano situadas entre las células de aleurona y el exterior de la semilla. En la práctica la molienda de la avena no separa tan claramente como la del trigo las diferentes partes del grano. El salvado comercial suele tener un 7% o más de β-glucano. La avena integral se prepara previa eliminación de la cascarilla del grano vestido y se continúa con la molturación. La cascarilla posee un alto contenido en lignina y silicatos; no es adecuada para consumo humano excepto si se eliminan las partículas de silicato conocidas como espículas y la lignina (compuesto fenólico) para dar lugar a un producto blanco conocido como fibra de avena. Este producto está constituido casi exclusivamente por fibra insoluble y no debe confundirse con el salvado de avena. La fibra de avena aumenta el volumen de las deposiciones y reduce el estreñimiento, pero no posee los potenciales efectos beneficiosos de la fermentación. La avena prensada, salvado de avena, y otros productos incluida la cebada son alimentos que contienen suficiente cantidad de β-glucano y pueden considerarse, por tanto, beneficiosos para la salud.

10.4.2. Productos funcionales del trigo El trigo es uno de los principales cereales de la dieta de una gran parte de la población mundial y, por tanto, puede suponer una importante contribución a la salud humana el salvado de trigo, un ingrediente alimentario abundante y fácil de obtener que influye en importantes funciones fisiológicas relacionadas con sus propiedades beneficiosas para la salud y de prevención de algunas enfermedades crónicas. El proceso de molienda del grano de trigo permite separar las principales partes anatómicas del mismo (salvado, endospermo y germen). El salvado


contiene, tanto adherido como libre, material procedente del endospermo amiláceo y es de una gran riqueza en fibra. La fibra presenta un efecto beneficioso en la funcionalidad del colon dependiendo de la cantidad, del tipo de fibra, y de su digestibilidad o fermentabilidad. Tanto la fibra soluble como la insoluble tienen capacidad para regular la función del colon medida según el peso de las deposiciones y el tiempo de tránsito, pero los mecanismos de acción son diferentes. La fibra insoluble, como la del salvado de trigo, es resistente a la fermentación por las bacterias del colon e incrementa el volumen fecal mediante retención de agua. Este incremento de volumen permite el aumento del peristaltismo intestinal y facilita la excreción. El consumo de dosis suplementarias de salvado de trigo puede ser eficaz en el tratamiento de algunas disfunciones gastrointestinales comunes, como por ejemplo en el tratamiento para la prevención del estreñimiento en hasta el 60% de los casos. El salvado de trigo sin procesar, con partículas de gran tamaño, administrado en las cantidades máximas toleradas, entre 10 y 25 g/día, puede añadirse a los alimentos en varias porciones, si bien el consumo de las mismas cantidades a partir de pan integral, cereales de desayuno y galletas altos en fibras, alcanza una respuesta similar en personas con diverticulosis. En este grupo la respuesta beneficiosa representa el 50% de la que se detecta en personas sanas. Estas cantidades pueden ocasionar un aumento de la sensación de hinchamiento e incomodidad. Existe la hipótesis de que la diverticulosis es el resultado de una falta de masa fecal en el colon, por lo que el mantenimiento de una determinada masa fecal con una dieta alta en fibra reduciría el riesgo de diverticulosis. Estudios epidemiológicos que relacionan consumo de fibra e incidencia de cáncer de colon muestran que en el 95% de los casos existe una correlación inversa entre esta neoplasia y el consumo de fibra. La fibra del salvado de trigo parece ser la que de manera más consistente demuestra tener un efecto inhibidor del desarrollo del cáncer de colon. Este hecho fue también observado mediante el consumo de cereales integrales, que muestran un efecto protector. El salvado de trigo parece tener mayor efecto que la fibra de otros cereales, maíz y avena, en la prevención del cáncer de colon. Estas diferencias

pueden ser debidas en parte a diferencias en la fermentabilidad de las fibras. Se piensa que los componentes del salvado de trigo, celulosa y lignina, y su estructura celular (factores clave que favorecen la fermentación lenta y la capacidad de retención de agua) desempeñan un papel esencial en la protección frente a este tipo de cáncer. Otra propiedad fisicoquímica importante del salvado de trigo es su capacidad de unirse a determinadas sustancias citotóxicas, como los ácidos biliares y los agentes mutagénicos de los alimentos, reduciendo la probabilidad de que sean reabsorbidas en el colon. Se ha sugerido también, como posible mecanismo, la acción de enzimas dependientes del citocromo P-450 en el intestino delgado. Los componentes no fibrosos del salvado, incluyendo los compuestos fenólicos y el ácido fítico, también podrían contribuir a su efecto anticancerígeno. La información disponible hasta la fecha, procedente de múltiples estudios con animales y personas y estudios epidemiológicos, que incluyen los ensayos clínicos controlados, proporciona una fuerte evidencia de la capacidad del salvado de trigo para reducir el riesgo de desarrollo de cáncer de colon. Hoy en día, muchos países desarrollados recomiendan el consumo de cereales como parte de una dieta baja en grasas y con alto contenido en fibra. La posible relación entre consumo de fibra y reducción del riesgo de cáncer de mama comienza a ser conocida. El aumento de la concentración de estrógenos disponibles se relaciona con un mayor riesgo de desarrollo de cáncer de mama, y se sabe que los estrógenos son un factor necesario en la génesis del cáncer de mama. Las mujeres con cáncer de mama poseen mayores niveles de estrógenos circulantes y mayores niveles de estrógenos disponibles que las mujeres sanas. Se ha demostrado que el salvado de trigo (pero no el de maíz o avena) reduce de forma significativa la concentración de estrógenos circulantes en plasma, y específicamente los niveles séricos de estrona y estradiol, cuando se administra un suplemento diario de entre 15 y 30 g/día de salvado de trigo. Aunque hay suficiente evidencia de los efectos beneficiosos para la salud de la fibra del salvado de trigo, el grado de conocimiento por parte de la población general de su importante papel en la dieta parece ser limitado, exceptuando su función como promotor de la regularidad intestinal. No existen recomendaciones oficiales sobre cuánta fibra de-

223

Capítulo 2.6.


be proceder de determinadas fuentes. Sin embargo, según los estudios clínicos que demuestran el efecto beneficioso del salvado de trigo en la reducción del riesgo de cáncer de colon, una dosis razonable sería de 10 a 15 g/día de salvado.

10.4.3. Productos funcionales del arroz El salvado de arroz es uno de los productos secundarios más abundantes e infrautilizados de la industria arrocera. Tradicionalmente se ha utilizado como ingrediente en piensos para animales. Las mejoras introducidas en los últimos 25 años en la estabilización del salvado han permitido aumentar las posibilidades de utilización. Las concentraciones más altas de nutrientes del salvado de arroz son las de grasa y proteínas, además de otros nutrientes. Según las condiciones de procesado, el salvado de arroz comercial contiene entre un 11,5 y un 17,2% de proteína, de 12,8 a 29,6% de grasa, de 6,2 a 31,5% de fibra (de la cual el 1,9-2,5 es fibra alimentaria soluble) y de un 8,0 a un 17,7% de cenizas. El contenido de almidón del salvado oscila entre el 10 y el 55%, dependiendo del grado de extracción. Uno de los principales minerales es el fósforo, principalmente en forma de fitatos; también hay grandes cantidades de potasio, magnesio y silicio y cantidades menores de sodio y calcio. Tiene abundantes vitaminas del grupo B, y además es una fuente valiosa de antioxidantes naturales como tocoferoles, tocotrienoles y orizanoles. Estudios realizados en humanos y animales con hipercolesterolemia mostraron que el consumo de salvado de arroz disminuye el colesterol. Las reducciones se producen en la fracción LDL (aterogénica). Las fracciones del salvado de arroz que presentan actividad hipocolesterolemiante son el aceite, la materia insaponificable y la proteína. Las hemicelulosas solubles también pueden contribuir a la reducción de los niveles de colesterol por fijación de ácidos biliares; la capacidad de fijación depende de los cultivos, de las variedades o de la climatología. La utilización del salvado de arroz para alimentación humana ha estado limitada por su capacidad de enranciarse. Sin embargo, el calentamiento del salvado destruye las enzimas lipolíticas y estabiliza el salvado. La extrusión inactiva las lipasas, reduce

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la carga microbiana y los insectos y mejora la estabilidad. Además, este proceso destruye las pequeñas cantidades de inhibidores de la tripsina y hemaglutinina procedentes del germen. El salvado de arroz sin desengrasar estabilizado se usa para aumentar el contenido en fibra y proteína de productos de repostería, como magdalenas, panes multicereales y otros alimentos. El salvado de arroz desgrasado se obtiene tras la extracción del aceite del salvado. Posee mayor contenido en fibra, que puede oscilar entre un 35 y un 48%, y se puede usar en productos especiales y de repostería de alto contenido en fibra. El salvado de arroz tiene un 15-20% de proteína, que se puede extraer con álcali diluido para producir un concentrado de proteína de salvado, con un contenido del 50 al 60% de proteína. La proteína de salvado es de buena calidad nutritiva para alimentación humana, posee un alto contenido en lisina, el coeficiente de eficacia proteica es de 1,6 a 1,9 y su digestibilidad del 70 al 75%. El coeficiente de eficacia proteica y la digestibilidad del concentrado de proteína son aún mayores (2,0-2,5 y 90%) gracias a la eliminación de fibra y ácido fítico. Los concentrados de proteína del salvado de arroz pueden ser excelentes para aumentar el valor nutritivo de los alimentos. Dada su baja alergenicidad, es un ingrediente muy adecuado en formulaciones infantiles. El aceite de salvado de arroz es una buena fuente de antioxidantes y agentes hipocolesterolemiantes de alto valor comercial. La fracción de salvado de arroz (con germen) contiene la mayor parte del aceite del grano de arroz. El contenido de aceite es del 20 al 22%, cantidad similar al de las semillas de soja y de algodón. Este aceite tiene la capacidad de disminuir los niveles de colesterol en suero. Una dieta con aceite de salvado de arroz reduce los niveles séricos de colesterol total, de LDL-colesterol y de apoproteína B en comparación con otras fuentes de grasa, y no ejerce ningún efecto en los niveles séricos de triglicéridos, HDL-colesterol y apoproteína A. Muchos estudios han concluido que la fracción insaponificable (4,4%) es la que contribuye a reducir los niveles de colesterol, y más concretamente los esteroles insaponificables y los alcoholes triterpénicos, denominados en conjunto γ-orizanol, que representan del 20 al 30% de la materia insaponificable.


11. Resumen  Los cereales utilizados en la alimentación son el trigo, arroz, maíz, avena, cebada, centeno, mijo, sorgo y triticale. En España el cereal más consumido es el trigo, con 82 kg por persona y año, de los que 64 kg corresponden al pan; el consumo de arroz, por su parte, es de sólo 6,2 kg/persona/año. Los cereales contienen un 70-78% de hidratos de carbono (digeribles y no digeribles), 6-13% de proteínas y 1-7% de grasas. El almidón es el constituyente digerible mayoritario, aunque una pequeña fracción se encuentra en forma de almidón resistente. En España el consumo de este tipo de almidón es superior a 5,7 g/día, siendo los cereales la fuente principal de suministro. Dentro de los polisacáridos no digeribles destaca el contenido de pentosanas en las harinas de centeno (4-8%) y trigo (2-3%), y de β-glucanos en la cebada (3-11%) y avena (4-7%). Los cereales contienen todos los aminoácidos esenciales, aunque son deficitarios en lisina. La utilización proteica neta se encuentra entre el 50% para el sorgo y el 74% para el arroz moreno, mientras que para el resto está entre el 53% y el 62%. La fracción lipídica destaca por la proporción de ácidos grasos insaturados, linoleico principalmente. Son fuentes de vitaminas del grupo B (tiamina, riboflavina y niacina principalmente) y también de fósforo, potasio y, en menor proporción, calcio, magnesio y hierro. La porción de vitaminas, minerales, fibra y lípidos disminuye durante el acondicionamiento del cereal o con el grado de extracción de la harina.  El pan debe consumirse de forma habitual en todas las comidas para conseguir la proporción adecuada de hidratos de carbono de una dieta equilibrada, y si es integral, además, satisface la de fibra. No contiene colesterol, y el contenido de grasa, la mayor parte insaturada, y azúcar es pequeño. A igualdad energética tienen un mayor efecto saciante que las grasas, sobre todo en panes integrales y tostados, lo que contribuye a regular el apetito y controlar el peso corporal. Sólo las personas que sufren enfermedad celiaca deben sustituir el pan tradicional por pan de maíz, exento de gluten. El consumo de pan ha ido descendiendo, al contrario de lo que ocu-

rre con los productos de bollería y pastelería: estos productos, que se elaboran de forma similar al pan, presentan un contenido muy elevado de azúcar y grasa, y este último contribuye al desequilibrio en el porcentaje graso de la dieta de la población española. Las galletas, bizcochos y pastas se caracterizan por el elevado contenido en hidratos de carbono (60-70%) -de los cuales aproximadamente el 30% corresponde a azúcares sencillos-, bajo contenido en proteínas (6-8%) y un aporte de grasas del 15-20%, de las que el 50% corresponde a ácidos grasos saturados por la inclusión en la formulación de grasas de origen animal (mantequilla) o grasas vegetales hidrogenadas.  Los principales arroces comercializados son el arroz blanco (al cual se le han eliminado las cubiertas externas), arroz integral [obtenido por eliminación de la cascarilla, y que posee un valor nutricional superior al arroz blanco en cuanto a vitaminas (grupo B), sales minerales y fibra] y el arroz sancochado o vaporizado (obtenido a partir del arroz con cáscara o del arroz integral por un proceso hidrotérmico que permite retener parte de las vitaminas y minerales).  La enfermedad celiaca consiste en una intolerancia permanente a la gliadina. Los enfermos celiacos deben eliminar de la dieta los cereales, trigo, centeno, cebada y avena (granos, harinas, almidones o proteínas), pero pueden consumir arroz, maíz, mijo y sorgo.  El ácido fítico, reserva de fósforo de los cereales, se localiza en las cubiertas externas o en el germen, y forma complejos insolubles con minerales, especialmente hierro y zinc, reduciendo su disponibilidad. Asimismo posee capacidad para disminuir los niveles de glucosa en sangre y ejerce acción protectora del cáncer de colon.  La avena, además de su carácter nutritivo, muestra propiedades funcionales relacionadas con la reducción de los niveles del colesterol asociado a las lipoproteínas de baja densidad y la atenuación de las respuestas de glucosa e

225

Capítulo 2.6.


insulina en sangre. La fibra soluble, y concretamente el β-glucano presente en el salvado, avena integral, y avena prensada, parece ser el responsable de estos efectos.  El salvado de trigo posee efectos beneficiosos en el tratamiento de algunas disfunciones gastrointestinales. Previene el estreñimiento en hasta en el 60% de los casos, y ejerce efectos beneficiosos en personas con diverticulosis. Se ha observado, además, una correlación inversa entre incidencia de cáncer de colon y consumo de fibra. El salvado de arroz, por su parte, presenta actividad hipocolesterolémica. La actividad se observa en las fracción insaponificable, concretamente los esteroles y alcoholes triterpénicos denominados en conjunto γ-orizanol, que representan el 20-30% de la materia insaponificable.

226


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13. Enlaces web  www.molineriaypanaderia.com  www.icc.or.at  www.fao.org/docrep  www.aetc.es  www.nutrar.com

227

2.7. Calidad y composición nutritiva de hortalizas, verduras y legumbres

Gaspar Ros Berruezo María Jesús Periago Castón

Capítulo 2.7. Calidad y composición nutritiva de hortalizas, verduras y legumbres 1. Introducción 2. Definición y clasificación de hortalizas y verduras 3. Consumo de hortalizas y verduras 4. Composición química y valor nutritivo de hortalizas y verduras 4.1. Hidratos de carbono: almidón, fibra y fructooligosacáridos (FOS) 4.2. Compuestos nitrogenados 4.3. Lípidos 4.4. Minerales 4.5. Vitaminas 4.6. Otros compuestos 4.6.1. Ácidos orgánicos 4.6.2. Compuestos fenólicos 4.6.3. Sustancias aromáticas 4.6.4. Pigmentos 4.6.5. Sustancias bociógenas 4.6.6. Acumulación de nitratos en hortalizas y verduras 4.6.7. Aspectos nutritivos 5. Calidad de hortalizas y verduras 5.1. Calidad comercial 5.2. Metabolismo y maduración de las hortalizas. Calidad sensorial 6. Productos hortícolas 6.1. Segunda gama. Conservas estériles 6.2. Tercera gama. Hortalizas ultracongeladas 6.3. Cuarta gama. Envases en atmósfera protectora 7. Definición y clasificación de las legumbres 8. Producción y consumo de las legumbres 9. Composición química y valor nutritivo de las legumbres 9.1. Proteínas 9.2. Hidratos de carbono

9.3. Lípidos 9.4. Vitaminas 9.5. Minerales 10. Importancia dietética de las legumbres 10.1. Hidratos de carbono de digestión lenta 10.2. Fibra dietética 10.3. Compuestos fenólicos 11. Componentes indeseables de las leguminosas 11.1. Oligosacáridos 11.2. Ácido fítico 11.3. Inhibidores enzimáticos 11.4. Sustancias latíricas 11.5. Hemaglutininas o lectinas 11.6. Glucósidos cianógenos 11.7. Alergenos 12. Productos derivados de las legumbres 13. Resumen 14. Bibliografía 15. Enlaces web

Objetivos n Establecer los criterios de diferenciación más importantes entre los distintos tipos de hortalizas en la alimentación humana. n Reconocer los aspectos de composición de mayor significación en las hortalizas frescas y su relación con la alimentación y nutrición humana. n Familiarizarse con los criterios de calidad comercial de las hortalizas frescas. n Entender los factores metabólicos más importantes que afectan a la calidad de las hortalizas frescas. n Repasar las presentaciones comerciales de los productos hortícolas de mayor importancia y las repercusiones sobre su valor nutritivo. n Conocer la composición química en macronutrientes y micronutrientes de las legumbres de principal consumo. n Valorar la importancia de las legumbres en la dieta, de acuerdo con sus efectos beneficiosos para el organismo. n Identificar los componentes perjudiciales para la salud que se encuentran de forma natural en las legumbres y conocer cómo se pueden reducir los mismos durante la preparación culinaria. n Reconocer los distintos alimentos e ingredientes derivados de las legumbres que pueden formar parte de la dieta.

1. Introducción

L

as verduras y los productos hortícolas (u hortalizas) forman una parte esencial de la dieta, aportando una fuente importante de nutrientes con un reducido contenido calórico. Aunque existen recomendaciones claras y evidencias de las ventajas de su consumo en la alimentación y salud humana, gran parte de la población no consume las cinco raciones mínimas recomendadas al día de vegetales frescos, entre los que se incluirían las verduras. Para favorecer su consumo, se han desarrollado varias gamas de productos hortícolas que las hacen más convenientes y fáciles de utilizar. Estos productos hortícolas, como los frescos, se ven influidos por factores que determinan su calidad nutritiva y sensorial. A esto se debe unir la disparidad de hortalizas y verduras, hecho que dificulta el reconocer en cada una de ellas el valor nutricional más importante. Hacia la mitad de este Capítulo se presentan las claves para dar respuesta a los interrogantes que se puedan plantear al respecto por los consumidores. Las legumbres son las semillas secas y limpias procedentes de las plantas de las familias de las Leguminosae, cuya producción y consumo están extendidos a nivel mundial. En España, el consumo de legumbres ha descendido en los últimos 15 años, debido, posiblemente, a la dificultad que presentan para su cocinado, los problemas de flatulencia y el alto valor calórico de las mismas en las formas habituales de preparación culinaria propias de la gastronomía española. Sin embargo, los dietistas, especialistas en nutrición y profesionales de la salud, en general, deben recomendar un mayor consumo de legumbres, ya que éstas son una buena fuente de proteína y aportan a la dieta hidratos de carbono complejos (almidón y fibra dietética) y una amplia variedad de micronutrientes. Los beneficios para la salud, en relación con la dieta mediterránea, hacen recomendable un mayor consumo de legumbres, siendo aconsejable su consumo al menos tres veces por semana. Además, hoy en día las legumbres también tienen un interés por su contenido en compuestos fenólicos y, sobre todo, por ser una fuente dietética de isoflavonas, compuestos que se encuentran en grandes concentraciones en la soja y que tienen interés dietético por ejercer distintos efectos fisiológicos beneficiosos.

233

Capítulo 2.7.

Calidad y composición nutritiva de hortalizas...

2. Definición y clasificación de hortalizas y verduras El Código Alimentario Español (CAE), en su Capítulo XXI, engloba el término verdura dentro del de hortaliza, y define como “hortaliza” cualquier planta herbácea hortícola en sazón que se puede utilizar como alimento, ya sea en crudo o cocinado. La denominación de “verdura” distingue un grupo de hortalizas cuya parte comestible está constituida por sus órganos verdes (hojas, tallos o inflorescencias). También en este capítulo del CAE se incluye la definición de legumbre, que se verá más adelante en este Capítulo. Sin embargo, en el ámbito coloquial el término verdura engloba (de manera general y poco correcta) el de hortaliza. Cuando se habla de verduras y productos hortícolas (u hortalizas), se hace referencia a las plantas comestibles cultivadas en huerta. Todas ellas son plantas herbáceas hortícolas de las cuales se utiliza la parte comestible. Las verduras, en concreto, son aquellas de las que se consumen las hojas verdes. No obstante, se debe diferenciar la gran diversidad de especias vegetales incluidas en las diferentes partes de la planta y que se utilizan como hortalizas. Por lo que se refiere a su clasificación, se puede seguir igualmente el procedimiento descrito por el CAE, ya que, desde un punto de vista botánico, el grupo abarcaría familias muy diferentes y, por lo tanto, sería una clasificación muy heterogénea. Según el CAE, se pueden clasificar las hortalizas en base a tres criterios: parte de la planta, forma de presentación y calidad. De todas ellas, la basada en la parte de la planta distingue según sean frutos, bulbos, coles, hojas y tallos tiernos, inflorescencias, legumbres verdes, pepónides, raíces o tallos jóvenes. La Tabla 1 recoge las más importantes en cada caso, excluidas las legumbres verdes, que se tratan aparte.

3. Consumo de hortalizas y verduras El consumo de hortalizas frescas en España, según los datos más recientes, es elevado, alcanzando la cifra de 63 kg per capita en el año 2001. En general, los índices tienden a aumentar cada año entre

234

un 1 y un 2%; incluso en algunos años en el año 2004, se ha producido un incremento del precio de las hortalizas frescas (6% para el citado año), se ha llegado a alcanzar un 1,4% más de consumo. En la subida de los precios están implicados, en el alza, los tres sectores clásicos (el doméstico, el extradoméstico y el de las instituciones). La restauración colectivo-social quizá tenga un mayor peso. No obstante, hay productos que aumentan su valor (coles, pimientos, pepinos y tomates), y otros que lo reducen (ajos, espárragos y verduras de hoja, como acelgas y espinacas). La tendencia, en este sentido, en los últimos 5 años es la misma, con un incremento del 9,9% para el total del periodo, que viene a representar un ascenso anual del 2%. Aumenta el consumo de cebollas, tomates, pimientos y, sobre todo, el apartado de otras hortalizas, y desciende el de espárragos, ensaladas, judías verdes, coles y ajos. Los hogares son los que han tenido mayor descenso de consumo, ya que el sector hotelero ofrece cifras positivas para casi todos los componentes analizados. La composición dentro de este grupo ha variado algo: disminuyen su importancia relativa las ensaladas, que pierden 5 puntos, las judías verdes, que pierden 2, y los tomates con 1, mientras que la rúbrica de otras hortalizas gana 8 puntos.

4. Composición química y valor nutritivo de hortalizas y verduras La composición química de las hortalizas es muy variable, dependiendo inicialmente del tipo y la procedencia, pero existe una larga lista de factores pre y posrecolección que igualmente determinan dicha variabilidad. Quizás la característica más importante sea su alta hidratación, al igual que otros alimentos de origen vegetal, que, en el caso de las verduras, oscila entre el 80 y el 90%. Por lo tanto, una de las principales funciones nutricionales de los vegetales es aportar agua a nuestra dieta. La mayoría no contiene prácticamente grasa, y las proporciones de proteínas y de hidratos de carbono son, por lo general, muy bajas (Tablas 2 y 3). Las raíces contienen una mayor proporción de hidratos de carbono, y en

G. Ros Berruezo | M.ª J. Periago Castón

Tabla 1. CLASIFICACIÓN DE LOS ÓRGANOS VEGETALES COMESTIBLES Frutos

Bulbos

Coles

Hojas y tallos tiernos

Berenjena Guindilla Maíz dulce Pimiento dulce Pimiento picante

Cebolla Ajo Puerro Cebolleta francesa Chalota

Berza Brécol (broccoli) Brécol americano Col de Bruselas Coliflor Col de Milán Lombarda Repollo “Bordes”

Acedera Acelga Achicoria Berro Borraja Cardo Endibia Escarola Espinaca Grelos Lechuga Mastuerzo

Inflorescencia

Pepónides

Raíces

Alcachofa (alcaucil)

Calabacín Calabaza Calabaza de cidra o confitera Pepino

Achicoria Apio Colinabo Colirrábano Chirivía Escrozonera (salsifi negro) Nabo Nabo gallego o redondo Rabanito Rábano Remolacha de mesa Salsifi Zanahoria

Fuente: Código Alimentario Español.

las legumbres hay proteínas de interés. Por eso, el valor calórico de las hortalizas es bajo: la mayoría no superan las 50 kcal/100 g de parte comestible. En cuanto a la materia seca (10-20%), se puede distribuir, de mayor a menor contenido, de la siguiente manera: • 3-20% de hidratos de carbono. • 1-5% de compuestos nitrogenados. • 0,6-2,5% de fibra dietética. • 0,5-1,5% de minerales. • 0,1-0,9% de lípidos. El contenido de vitaminas oscila mucho de un tipo de hortaliza a otro, aunque siempre se encuentra en pequeña proporción. En cantidades más pequeñas también contienen otros compuestos químicos, como ácidos orgánicos, compuestos fenólicos, sustancias aromáticas, pigmentos y otros.

4.1. Hidratos de carbono: almidón, fibra y fructooligosacáridos (FOS) Constituyen la mayor proporción del residuo seco. Aunque su contenido puede variar entre límites que van del 3 al 20%, es más frecuente que se sitúen entre el 3 y el 9%, excepto en los tubérculos y raíces, en los que pueden incluso llegar hasta el 30% (Tablas 2 y 3). En el caso de los hidratos de carbono complejos, se pueden diferenciar dos presentaciones que predominan, según el tipo de hortaliza: el almidón como hidrato de carbono de reserva en algunas raíces y tubérculos, y los polisacáridos, que forman parte de la fibra dietética, responsable de la rigidez tisular. Predominan los polisacáridos respecto

235

Capítulo 2.7.


Tabla 2. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL EN MACRONUTRIENTES DE HORTALIZAS CRUDAS (POR 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Nutriente

Ajo

Energía (kcal)

149

16

38

30

17

17

22

13

Agua (g)

58,58

94,64

89,68

90,65

93,79

93,79

91,58

Proteínas (g)

6,36

0,75

1,16

3,27

1,25

1,25

2,86

Lípidos (g)

0,5

0,14

0,16

0,73

0,2

0,2


33,07

3,65

8,63

4,35

3,35

2,1

1,7

1,8

2,5

Fibra total (g) Cenizas

Apio Cebolla Cebolla Endibia Escarola Espinaca Pepino Puerro Repollo Tomate de verdeo

0,82

61

25

19

96,01

83

92,15

94

0,69

1,5

1,44

1

0,35

0,13

0,3

0,27

0,2

3,35

3,5

2,76

14,15

5,43

3,5

3,1

3,1

2,7

0,8

1,8

2,3

0,9

1,41

1,41

0,41

1,05


Tabla 3. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL EN MACRONUTRIENTES DE HORTALIZAS COCINADAS (POR 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Nutriente

Energía (kcal)

Acelga Alcachofa Berenjena Brécol Coles de Coliflor Espinaca Habas Palmito cocida hervida y cocida hervido y Bruselas hervida y hervida y cocidas y enlatado escurrida escurrido cocidas y escurrida escurrida escurridas escurridas 44

50

28

28

39

23

23

110

28

Agua (g)

87,06

83,97

91,77

90,69

87,32

93

91,21

71,54

90,2

Proteínas (g)

1,68

3,48

0,83

2,98

2,55

1,84

2,97

7,6

2,52

Lípidos (g)

0,18

0,16

0,23

0,35

0,51

0,45

0,26

0,4

0,62


9,96

11,18

6,64

5,06

8,67

4,11

3,75

19,65

4,62

2

5,4

2,5

2,9

2,6

2,7

2,4

5,4

2,4

1,21

0,54

0,81

2,04

Fibra total (g) Cenizas


a los azúcares sencillos, lo que hace que tengan un sabor menos dulce y una consistencia más firme que las frutas, debido principalmente a la rigidez que les confieren la celulosa, la hemicelulosa y las pectinas de las paredes celulares, y en algunos casos también a un alto contenido en almidón. En cuanto a los polisacáridos nutritivos, representan este grupo en las plantas el almidón y la inulina. Los almidones o féculas se encuentran distribuidos ampliamente en tubérculos, como la patata, en granos y semillas, en gran número de frutos y en

236

los rizomas y la médula de muchas plantas. Casi todos los almidones se componen de una mezcla de dos clases diferentes de polisacáridos que producen por hidrólisis completa D-glucosa y que reciben el nombre de amilosas y amilopectinas. El almidón de la patata contiene un 20% de amilosa. Muchos otros almidones tienen la misma proporción de amilosa, siendo una excepción notable el almidón del maíz, que está prácticamente libre de amilosa. En un principio, se pensaba que la totalidad del almidón ingerido se disociaba y absorbía


a lo largo del tracto intestinal. Estudios recientes han demostrado que al menos el 10% del almidón escapa a los procesos de digestión. Este almidón resistente se define como “la suma de almidón y productos de su degradación que no han sido absorbidos en el intestino delgado de sujetos sanos”. Existen tres tipos de almidón resistentes a la α-amilasa humana, que se encuentran, por ejemplo, en los granos y semillas poco molidos, en las patatas y plátanos, y en las comidas preparadas o precocinadas. El almidón resistente se comporta en el colon como un sustrato importante para la fermentación bacteriana, habiéndose demostrado su influencia en la producción de ácidos grasos de cadena corta (butirato, acetato o propionato). En la mayoría de los casos, el contenido en fibra bruta se aproxima al 1%. No obstante, es de creciente interés dentro de la fibra el estudio de los fructooligosacáridos (FOS). Éstos son oligosacáridos naturales que contienen fructosa, y se encuentran en plantas como la achicoria (raíz), las cebollas, los ajos, los espárragos y las alcachofas, entre otros muchos. Se componen de una cadena de unidades de fructosa con una unidad de glucosa terminal. La longitud de la cadena polimérica puede variar entre 2 y 60. Los FOS se definen como una fracción de oligosacáridos con grado de polimerización menor de 20, aunque los productos comerciales suelen tener un valor medio de 9. Los FOS se extraen industrialmente de la achicoria (chicory root). Mediante extracción se obtiene la inulina que se describe como un fructooligosacárido con un grado de polimerización de 20 a 60 monómeros de fructosa, reservándose el nombre FOS para los productos obtenidos por hidrólisis enzimática de la inulina, que, como se ha mencionado antes, tienen un valor medio de 9 monómeros. La inulina y los FOS son oligosacáridos (englobados dentro del término “fibra soluble”) que no son digeribles por las enzimas intestinales presentes en la superficie luminal del intestino delgado, α-amilasas, sacarasas y α-glucosidasas; por lo tanto, alcanzan el tracto final del intestino que, a partir del íleon inferior, contiene bacterias. La microbiota intestinal presente es capaz de metabolizar, preferentemente de forma anaerobia, FOS, dando lugar a productos de degradación tales como ácidos grasos de cadena corta o dióxido de carbono. En los oligosacáridos, en general, este metabolismo microbiano puede producir secreción fluida, aumento de la motilidad intesti-

nal y calambres, como consecuencia del aumento de la presión osmótica intraluminal, distensión del intestino o irritación de la mucosa intestinal. Estudios experimentales in vitro han demostrado que, en el caso de los FOS, son metabolizados selectivamente por las bifidobacterias, y que esta fermentación selectiva induce una disminución del pH del medio, debida a la producción de grandes cantidades de lactato y acetato que inhiben el crecimiento de E. coli y Clostridium, así como otras bacterias patógenas como Lysteria, Shigella o Salmonella. La fermentación selectiva de la inulina y de los FOS por las bifidobacterias también se ha demostrado in vivo mediante pruebas con voluntarios. La alimentación continuada con inulina de 9 a 15 g/día en tres dosis diarias produce un aumento del 6 al 22% en la población de bifidobacterias, disminución de E. coli del 25 al 4%, y Clostridium del 1 al 0,2%. La población bacteriana total se mantiene constante, variando la correlación porcentual de las diferentes especies (ver Capítulo 1.10). Se ha estudiado la toxicidad de los FOS, demostrándose su inocuidad, aunque dosis masivas de FOS o inulina pueden producir, al igual que otros oligosacáridos, procesos diarreicos. Se ha observado también un aumento en la absorción de cationes, aumento de la absorción del calcio y el magnesio, aumento en la excreción de azufre y disminución de la uremia. La inulina puede ser tratada térmicamente hasta 140 ºC y pH 3. Contribuye, aproximadamente, con 1,5 kcal/g. La inulina y los FOS están siendo incluidos, hoy día, en numerosos productos alimentarios humanos y animales por su efecto positivo como probiótico estimulante del crecimiento de la microbiota intestinal no patógena. Se ha encontrado aplicación en nutracéuticos y dietética, o productos lácteos. Se encuentran naturalmente en la alcachofa de Jerusalén (16-20% del total de hidratos de carbono), la achicoria (15-20%), el ajo (9-11%), la cebolla (2-6%) y los espárragos (3-8%). Los productos con FOS derivados de la raíz de achicoria contienen cantidades importantes de inulina, una fibra ampliamente distribuida en las frutas, verduras y otros vegetales, clasificada como un componente de los alimentos (no como aditivo) y considerada segura para su consumo. De hecho, la inulina forma parte importante de la dieta diaria de la mayor parte de la población mundial. Los FOS también se pueden sintetizar con ayuda de enzimas del hongo Aspergillus niger, que actúan sobre la sacarosa.

237

Capítulo 2.7.


La inulina se emplea, entre otras cosas, en alimentación como sustituto de grasas y modificante de la textura. En concentraciones bajas, las soluciones de inulina son viscosas, mientras que en concentraciones del 30% forman un gel consistente similar a los observados en alginatos, carragenatos, etc. Las características del gel dependen de la temperatura, la agitación, la longitud de la cadena y la concentración de inulina. Los usos industriales, en alimentación humana y nutrición, abarcan la sustitución de grasas (“mayonesas light”, quesos “bajos en calorías”), reducción del contenido calórico (sucedáneos de chocolate), retención de agua (pastelería, panificación, embutidos), evitar la formación de cristales (heladería), emulsionar (margarinas) y, en general, para modificar la textura o cremosidad de algunos alimentos. La fracción pectínica tiene una gran importancia en la rigidez tisular. Los tomates, por ejemplo, son más rígidos cuanto mayor es su contenido en pectinas y en minerales (calcio y magnesio) y cuanto más bajo es el grado de esterificación de las primeras. Respecto a los azúcares sencillos, predominan la glucosa y la fructosa (0,3-4%), así como la sacarosa (0,1-12%). Existen, en pequeñas cantidades, otros azúcares, como, por ejemplo, la apiosa en unión glucosídica en Umbelliferae (apio y perejil), el manitol en Brassicaceae y Curcubitaceae, y fructosil-sacarosa en las especies de Allium (cebollas y puerros).

4.2. Compuestos nitrogenados Sólo parte de las sustancias nitrogenadas se encuentran en forma de proteínas. La fracción proteica se compone, en su mayor parte, de enzimas, que en la manipulación y preparación de las hortalizas pueden desempeñar un papel positivo o negativo. Por un lado, participan en la formación de aromas típicos y, por otro, son responsables de la producción de aromas no deseados, alteraciones tisulares y modificaciones del color. Entre las enzimas presentes en las hortalizas, cabe citar: • Oxidorreductasas, tales como lipooxigenasas, polifeniloxidasas y peroxidasas. • Hidrolasas, tales como glucosidasas, esterasas y proteasas. • Transferasas, como las transaminasas.

238

• Liasas, como la ácido glutámico descarboxilasa, y la alliinasa. • Ligasas, como la glutamina sintetasa. Además de las enzimas, también existen inhibidores enzimáticos, como, por ejemplo, los inhibidores de las serinproteinasas en la patata. En las judías verdes y pepinos existen proteínas con acción inhibidora de las enzimas pectinolíticas. Las hortalizas poseen numerosos aminoácidos no proteicos. Entre ellos, se encuentra una serie de homólogos superiores de los aminoácidos proteicos que, en general, se forman en uno de los pasos de la transformación de oxalacetato en α-cetoglutarato del ciclo del ácido cítrico. En diversas hortalizas se han detectado también aminas; así, por ejemplo, histamina, N-acetil-histamina y N-N dimetilhistamina en las espinacas; triptamina, serotonina y tiramina en el tomate y la berenjena.

4.3. Lípidos El contenido de lípidos es muy bajo, del orden del 0,1-0,9%. Además de triacilglicéridos, existen glicolípidos y fosfolípidos.

4.4. Minerales El potasio es el más importante, seguido del calcio, el sodio y el magnesio (Tablas 3 y 4). Respecto a los aniones, los más abundantes son el fosfato y el cloruro, además del carbonato. La mayoría de los vegetales contienen mucho potasio y poco sodio. Normalmente no hay carencia de este mineral, pues los alimentos los contienen en cantidad suficiente. El problema surge cuando se recomienda una dieta pobre en potasio. Algunas verduras son, además, ricas en hierro (acelgas, espinacas, tomate), pero se sabe que el hierro presente en vegetales se absorbe peor que el contenido en alimentos de origen animal (en torno al 5%). También son, relativamente, ricas en calcio, como las acelgas, las espinacas o la lechuga.

4.5.Vitaminas Los contenidos de vitaminas oscilan mucho según el tipo y el clima; por ejemplo, en las es-


Tabla 4. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL EN MICRONUTRIENTES DE HORTALIZAS CRUDAS (POR 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Nutriente

Ajo

Apio Cebolla Cebolla Endibia Escarola Espinaca Pepino Puerro Repollo Tomate de verdeo

Potasio (mg)

17

287

3

3

314

314

79

144

20

18

297

Sodio (mg)

401

87

157

296

22

22

558

2

180

246

6

Calcio (mg)

25

40

10

42

52

52

79

14

28

15

9

Fósforo (mg)

181

25

20

92

28

28

99

20

59

47

25

Magnesio (mg)

153

11

33

58

15

15

49

11

35

23

17

1,672

0,4

0,137

0,373

0,83

0,83

0,897

0,26

0,481

0,159

0,3

Hierro (mg) Zinc (mg)

1,7

0,13

0,22

1,6

0,79

0,79

2,71

0,2

2,1

0,59

0,2

Cobre (mg)

1,16

0,034

0,19

0,56

0,099

0,099

0,53

0,033

0,12

0,18

0,066

Manganeso (mg)

0,299

0,102

0,06

0,157

0,42

0,42

0,13

0,076

0,12

0,023

0,191

Vitamina A (RE)

0

13

0

435

205

205

672

21

10

13

135

Vitamina E (mg)

0,01

0,36

0,13

0,21

0,44

0,44

1,89

5,3

0,92

0,105

1,06

Vitamina C (mg)

31,2

7

6,4

58,1

6,5

6,5

28,1

0,024

12

32,2

25

Tiamina (mg)

0,2

0,046

0,042

0,078

0,08

0,08

0,078

0,022

0,06

0,05

0,02

Riboflavina (mg)

0,11

0,045

0,02

0,115

0,075

0,075

0,189

0,221

0,03

0,04

Tr

Niacina (mg)

0,7

0,323

0,148

0,647

0,4

0,4

0,724

0,178

0,4

0,3

0,8

Vitamina B6 (μg)

1,235

0,087

0,116

0,138

0,02

0,02

0,195

13

0,233

0,096

0,12

Folatos (μg)

3,1

28

19

105

142

142

194,4

0

64,1

43

15

RE: equivalentes de retinol. Fuente: varias tablas de composición de alimentos.

pinacas las oscilaciones del contenido en ácido ascórbico van de 40 a 155 mg/100 g de producto fresco. Por término general, representan desde cantidades traza hasta 200 mg/100 g de producto fresco. La vitamina A está presente en la mayoría de hortalizas en forma de provitamina, representada los carotenoides (Tablas 4 y 5). La importancia de los carotenoides en los alimentos va más allá de su función como pigmentos naturales. La dieta proporciona la vitamina A en forma de vitamina A preformada (retinil éster, retinol, retinal, 3-deshidrorretinol y ácido retinoico) a partir de alimentos

de origen animal, o como carotenoides que se pueden transformar biológicamente en vitamina A (provitaminas A), generalmente a partir de alimentos de origen vegetal. Sobre una base mundial, se estima que aproximadamente el 60% de la vitamina A dietética proviene de las provitaminas A.También, la provitamina A tiene la ventaja de convertirse en vitamina A sólo cuando el cuerpo lo requiere, evitando así la toxicidad potencial de una sobredosis de vitamina A. Por otra parte, muchos factores influyen en la absorción y utilización de provitamina A, como, por ejemplo, la cantidad, tipo y forma física de los carotenoides en la dieta; la ingesta de

239

Capítulo 2.7.


Tabla 5. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL EN MICRONUTRIENTES DE HORTALIZAS COCINADAS (POR 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Nutriente

Acelga Alcachofa Berenjena Brócoli Coles de Coliflor Espinaca Habas Palmito cocida hervida y cocida hervido y Bruselas hervida y hervida y cocidas y enlatado escurrida escurrido cocidas y escurrida escurrida escurridas escurridas

Sodio (mg)

77

354

248

26

21

15

70

268

177

Potasio (mg)

305

95

3

292

317

142

466

5

426

Magnesio (mg)

23

45

6

24

20

9

87

36

58

Calcio (mg)

16

86

22

46

36

16

136

125

65

Fósforo (mg)

38

60

13

59

56

32

56

43

38

Manganeso (mg)

0,326

1,29

0,35

0,218

0,227

0,138

0,935

1,5

3,13

Hierro (mg)

0,79

0,49

0,15

0,84

1,2

0,33

3,57

1,01

1,15

Zinc (mg)

0,35

0,233

0,108

0,38

0,33

0,18

0,76

0,259

0,133

Cobre (mg)

0,074

0,259

0,136

0,043

0,083

0,027

0,174

0,421

1,394

Vitamina A (RE)

4

18

6

139

72

2

819

2

0

Vitamina E (mg)

0,3

10

1,3

1,69

0,85

0,04

0,955

0,09

7,9

Vitamina C (mg)

3,6

0,065

0,076

74,6

62

44,3

9,8

0,3

0,011

Tiamina (mg)

0,027

0,066

0,02

0,055

0,107

0,042

0,095

0,097

0,057

Riboflavina (mg)

0,04

1,001

0,6

0,113

0,08

0,052

0,236

0,089

0,437

Niacina (mg)

0,331

0,342

0,075

0,574

0,607

0,41

0,49

0,711

0,126

Vitamina B6 (mg)

0,067

51

14,4

0,143

0,178

0,173

0,242

0,072

39

Folato (μg)

80

0

0

50

60

44

145,8

104,1

0

RE: equivalentes de retinol. Fuente: varias tablas de composición de alimentos.

grasa, vitamina E y fibra; el estado nutricional en relación con las proteínas y zinc; o la existencia de ciertas enfermedades e infecciones por parásitos. Así, la biodisponibilidad de carotenoides es variable y difícil de evaluar. De los más de 600 carotenoides conocidos actualmente, aproximadamente 50 de los mismos serían precursores de vitamina A, basándose en consideraciones estructurales. La provitamina A más importante es el β-caroteno, tanto en términos de bioactividad como de amplia ocurrencia. La vitamina A es esencialmente la mitad de la molécula de β-caroteno con una molécula adicional de agua en el extremo de la cadena late-

240

ral. Así, el β-caroteno es una potente provitamina A, a la cual se le asigna un 100% de actividad. Por otra parte, nuestro organismo necesita vitamina A para mantener en buen estado la piel y las mucosas (entre ellas, las que recubren el interior de los bronquios) y reducir el riesgo de afecciones respiratorias (ver Capítulo 1.23). La zanahoria es el alimento más abundante en β-caroteno, antioxidante que en el intestino acaba transformándose en vitamina A a medida que el organismo la necesita. Las hojas del nabo y los grelos contienen β-caroteno en importante cantidad, además de folatos, vitamina C y vitamina E.


El β-caroteno o provitamina A no se destruye con el calor, por lo que esta sustancia no se ve disminuida con la cocción de los alimentos. Otra de las vitaminas de interés en las hortalizas es la vitamina C, en la que son ricos los pimientos (140 mg/100 g), las coles de Bruselas (87 mg) y el brécol (210 mg), o la coliflor (69 mg). En cantidades más reducidas, se puede encontrar en la mayoría de hortalizas. El déficit de vitamina C reduce la resistencia a las infecciones, lo que puede proteger nuestra salud durante días o semanas. Las verduras de la familia de las coles son las más ricas en vitamina C y ácido cítrico, que potencia la acción beneficiosa de esta vitamina. Igualmente, se consideran fuente importante de antioxidantes naturales: antocianinas (color morado), β-carotenos (color amarillo-anaranjado-rojizo, enmascarado en estas verduras por la clorofila) y compuestos sulfurosos. A diferencia de la anterior, la vitamina C es sensible al calor y a la oxidación; de ahí el interés de incluir cada día verduras crudas en forma de ensaladas o ligeramente cocinadas para minimizar las pérdidas de este nutriente (ver Capítulo 1.20). Las verduras de hoja de temporada (acelga, espinacas, endibia, borraja) son ricas en folatos y fibra, y aportan, asimismo, β-carotenos y vitamina C (salvo la endibia). Al igual que en el resto de verduras, las hojas más externas son las más vitaminadas. Las vitaminas E y K se encuentran en los guisantes, las espinacas, las lechugas, las zanahorias y las coles. Las vitaminas del grupo B también se encuentran prácticamente en todas las hortalizas en cantidades más o menos elevadas. De todas ellas, destacan por su importancia nutricional los folatos. Los folatos (expresados como vitamina B9) están presentes en una gran variedad de alimentos vegetales, especialmente en las verduras de hoja verde (espinacas, brócoli, coles de bruselas), frutas (naranjas), cereales, legumbres, levaduras y frutos secos. Las hojas de las verduras en particular, y tomando como referencia las de las espinacas, son una fuente excelente de folatos. La distribución exacta de las diferentes formas en los tejidos de la planta depende, en primer lugar, de la especie, pero también del método de cosecha y de condiciones ambientales poscosechado. Las diferentes formas de folatos difieren en la susceptibilidad a pérdidas durante su almacenamiento, procesado y cocinado, influyendo estos factores de manera muy

importante en la biodisponibilidad de los folatos de la dieta y, como consecuencia, en sus funciones preventivas en la salud humana (Tabla 6). De hecho, los folatos en los alimentos, por lo general, se encuentran en la forma poliglutámica (aprox. el 60% de folatos de la dieta es aportado por las verduras), siendo necesaria su transformación en formas monoglutámicas para la utilización de éstos en el organismo (ver Capítulo 1.22). Por lo que se refiere a las formas predominantes de los folatos, en todos los alimentos vegetales se encuentra la forma metilada del THF (el 5-metiltetrahidrofolato o 5-MTHF) y, en menor cantidad, THF, siendo la forma formilada (5-formiltetrahidrofolato o 5-FTHF) la que se detecta en cantidades traza. Por otra parte, como los contenidos minerales y vitamínicos de las diferentes hortalizas no son iguales, es aconsejable que su consumo sea variado.

4.6. Otros compuestos 4.6.1. Ácidos orgánicos El contenido en ácidos libres titulables es bajo respecto al de las frutas (0,2-0,4 g/100 g de tejido fresco). Los más importantes son el ácido cítrico y el málico. Dentro de los ácidos orgánicos, el oxálico se puede considerar, en grandes dosis y situaciones especiales, perjudicial para la salud. Las hortalizas con un contenido en oxalatos escaso o nulo (menos de 2 mg/porción) son las cebollas, la coliflor, los guisantes, los rábanos y el repollo. Los que poseen contenido moderado (2-10 mg/porción) son el brécol, las coles de Bruselas, los espárragos, la lechuga, los nabos, los tomates y las zanahorias. Y, finalmente, los alimentos con elevado contenido en oxalatos (más de 10 mg/porción) son las acelgas, el apio, la berenjena, los berros, la calabaza, los cebollinos, la col, la escarola, las espinacas, las judías verdes, los pepinos, el perejil, los puerros y la remolacha. Precisamente es importante no abusar de algunas de las hortalizas que contienen sustancias que, en exceso, pueden ser perjudiciales, como es el caso del ácido oxálico de las espinacas y de ciertas sustancias presentes en algunas coles. Una dieta que excluya parte de estos alimentos es adecuada en ciertas patologías renales; el objetivo es conseguir una dieta que aporte menos de 50

241

Capítulo 2.7.


Tabla 6. CONTENIDO DE FOLATO EN ALGUNAS HORTALIZAS (DATOS EXPRESADOS COMO μg/100 g DE PESO FRESCOa,b,d O μg/100 g DE PORCIÓN COMESTIBLEc) Vegetal

Konings EJMa

Vahteristo Lb

Guisante fresco Guisante congelado

59

Tablas españolasc

Universidad de Murciad

78

58,00 ± 3,56

78

59,61 ± 1,91

Guisante enlatado Espinaca fresca

108,10 ± 16,61 100

140

169,48

Espinaca 4ª gama Espinaca congelada

88,18 84

48

Acelga fresca

140

137,92

Acelga 4ª gama

110,64

Escarola fresca

106,86 ± 3,91

Escarola 4ª gama

108,10 ± 16,61

Espárrago fresco

56 ± 0

30

Espárrago enlatado Brócoli

67,23 ± 2,25 34,43 ± 0,41

65 ± 24

114

Brócoli 4ª gama

90

92,00 ± 0,87 108,10 ± 16,61

a

Konings EJM et al. Folate intake of the Dutch population according to newly established liquid chromatography data for foods. The American Journal of Clinical Nutrition 2001; 73: 765-76. Vahteristo L et al. Application of an HPLC assay for the determination of folate derivatives in some vegetables, fruits and berries consumed in Finland. Food Chemistry 1997; Vol. 59, n.º 4: 589-97. c Olga Moreiras et al. Tablas de composición de alimentos, 7ª ed. Ediciones Pirámide. Grupo Anaya, S.A. d Datos obtenidos por el Grupo de Investigación E-008-02, en el marco del Proyecto Europeo “Folate: From Food to Functionality and Optimal Health”. b

mg/día de oxalato. Hay que considerar, además, que la absorción de calcio y la de los oxalatos guardan una relación inversa, por lo que las dietas bajas en calcio incrementan la excreción urinaria de oxalato, de lo que se extrae que el control en la dieta del oxalato puede ser positivo para las personas susceptibles a la urolitiasis por oxalato cálcico.

4.6.2. Compuestos fenólicos En las hortalizas se encuentran presentes el ácido hidroxibenzoico, el ácido hidroxicinámico, las flavonas y los flavonoles. En el apartado 10.3 de este Capítulo se detallan algunas de sus características.

242

4.6.3. Sustancias aromáticas Las hortalizas, en general, no tienen olores y sabores tan agradables y marcados como las frutas; sin embargo, aunque menos intensos que los de aquéllas, son igualmente distintivos. Son numerosos los compuestos responsables del aroma en algunas hortalizas, esencialmente, ésteres, cetonas, alcoholes y aldehídos. En ciertos casos, también se detectan terpenos, y en algunas hortalizas dominan los sulfuros y sulfóxidos complejos. Muchos de los olores menos atractivos y específicos de algunas hortalizas se deben a compuestos de azufre. La col, las coles de Bruselas y la coliflor deben su olor a un grupo de compuestos azufrados que se cono-


cen como isotiocianatos. En las hortalizas crudas e íntegras, estos compuestos de olor desagradable están unidos a azúcares y, de esa manera, se hacen inodoros. Cuando los tejidos de las plantas son dañados por el corte, el magullamiento o la masticación, una enzima cataliza el desdoblamiento de los complejos compuestos que contienen azufre, y se liberan los isotiocianatos de olor picante. Los sabores y olores así producidos varían en intensidad desde el olor acre de la semilla triturada de mostaza hasta el olor relativamente suave de la col picada o desmenuzada. Cuando las hortalizas del tipo de la col se cuecen en agua hirviendo, se desdoblan los complejos compuestos del azufre, y se combinan con otros materiales vegetales, produciéndose entonces nuevos compuestos de azufre con un fuerte olor, que incluyen el gas sulfuro de hidrógeno. El ajo, la cebolla, el puerro y los cebollinos deben sus olores y sabores similares, pero diferentes, a la presencia de compuestos de azufre. Estas hortalizas contienen un compuesto derivado de la cisteína que es inodoro mientras se encuentra en los tejidos de la planta; sin embargo, cuando las células se rompen por trituración, este compuesto se transforma enzimáticamente en otros compuestos de azufre, algunos de los cuales tienen un olor penetrante, y otros son lacrimógenos. El aroma del perejil se debe a diversos hidrocarburos monoterpenoides. El aroma de los boniatos asados se correlaciona positivamente con la formación de 2,3-pentanodiona, 2-furfurilmetilcetona, 5-metilfurfural y linalol, y negativamente con las concentraciones demasiado elevadas de furfural, benzaldehído y 2-pentilfurano. En los rábanos, el principio picante es el metiltio-trans-S-butenil-isotiocianato, que, al romper los tejidos, se forma a partir del correspondiente glucosinolato. En las cebollas crudas, los alquiltiosulfonatos son importantes para su aroma, mientras que en las cebollas cocidas conviene destacar los disulfuros y trisulfuros de propilo y de propanilo. El principal precursor del aroma del ajo es el S-alil-Lcisteinsulfóxido (aliina), que se acompaña en la cebolla de S-metil y S-propil derivados. En los berros, es el feniletilisotiocianato el principal responsable del aroma. En la lombarda, el repollo y las coles de Bruselas, los aceites de mostaza constituyen más del 6% de la fracción volátil total.También se puede detectar un gran número de otros compuestos azufrados, entre otros, el ácido sulfhídrico, el meta-

notiol y el sulfuro de dimetilo, así como el dimetilsulfuro y el trimetilsulfuro. En el brécol y la coliflor hervidos son también muy importantes los compuestos azufrados, además del nonanal. El 3-metiltiopropilisotiocianato contribuye al aroma típico de la coliflor y el 4-metiltiobutil-isotiocianato al del brécol. El aroma de los guisantes verdes se debe a aldehídos y pirazinas. El del tomate puede ser atribuido a una mezcla de compuestos con grupos de carbonilo (32%), alcoholes de 3 a 6 átomos de carbono (10%), hidrocarburos, alcoholes de cadena larga y ésteres (58%).

4.6.4. Pigmentos Las hortalizas contienen gran variedad de compuestos químicos responsables de las coloraciones. El color verde está producido por las clorofilas: clorofila a, de color verde azulado, y clorofila b, de color verde amarillento; se encuentran en proporción de 3:1, aproximadamente. Las coloraciones amarillo-anaranjadas, e incluso rojas, son causadas por los carotenoides, de amplia distribución en las hortalizas, tal y como se ha señalado. Existen dos tipos: carotenos y xantofilas. Los primeros son los pigmentos más extendidos en el reino vegetal. Se encuentran en las hortalizas verdes, junto con la clorofila. Los carotenos son hidrocarburos y predominan en las plantas de color anaranjado o rojizo, y las xantofilas contienen, además, oxígeno y se encuentran en las plantas de color amarillo. También de color rojizo están las betalaínas. Son pigmentos que comprenden el betaciano rojo violeta y la betaxantina amarilla. Proporcionan color rojo a algunas hortalizas, por ejemplo, a la remolacha roja. Dentro de la misma tonalidad rojiza se encuentran los compuestos de tipo fenólico. Algunos, como los antocianos, son pigmentos naturales, y otros, aunque no pueden considerarse como tales, intervienen en reacciones que dan lugar a coloraciones típicas. Otro grupo de interés es el de los fenoles (principalmente difenoles). En las patatas, los más importantes son la tirosina, el ácido cafeico y el ácido clorogénico. Se considera que estos compuestos son responsables del rápido pardeamiento que se produce en la superficie de estas verduras. En la alcachofa se ha detectado la

243

Capítulo 2.7.


presencia de ácido cafeico, ácido quínico y ácido clorogénico, entre otros.

4.6.5. Sustancias bociógenas Algunas verduras crucíferas (col, col de Bruselas, brócoli y coliflor) contienen sustancias bociógenas naturales que pueden interferir en la síntesis de la hormona tiroidea. Dentro de estas sustancias bociógenas, conviene destacar la rodanida, originada por degradación enzimática en algunas hortalizas como las berzas, los colinabos y las coliflores. Las tiooxazolidonas y la goitrina son otros compuestos con carácter bociógeno que se forman como productos secundarios durante las transformaciones sufridas por las hortalizas. Estos bociógenos, sobre todo la goitrina, inhiben irreversiblemente la peroxidasa tiroidea, impidiendo la oxidación de los yoduros a yodo, así como el sistema de transporte del yodo a las células tiroideas, disminuyendo la producción de tiroxina. Ello provoca bocio (la glándula tiroidea, presumiblemente, aumenta de tamaño para incrementar la producción de tiroxina), relación observada en los animales que consumen estas plantas, pero no demostrada en el hombre. Lo que es posible en el hombre es el empeoramiento, con su consumo, de un hipotiroidismo (la eliminación de sustancias antitiroideas por la leche puede llegar a ser un peligro para los niños consumidores, por producir transtornos bociógenos). No obstante, es conocido que con la cocción se neutralizan los bociógenos en las coles de Bruselas.

4.6.6. Acumulación de nitratos en hortalizas y verduras El nitrato se emplea abundantemente en la agricultura como nutriente esencial para las hortalizas y verduras por ser fuente de nitrógeno. Los nitratos por sí mismos no son tóxicos. El problema principal se asocia a su transformación química en nitrito, en algunos casos, por el metabolismo humano. Este nitrito puede reaccionar en el medio ácido del estómago con las aminas, sustancias obtenidas por el metabolismo de los alimentos proteicos (carnes, pescados, huevos, leche y derivados de estos alimentos), originando nitrosaminas, las cua-

244

les son agentes cancerígenos. Estudios epidemiológicos han correlacionado positivamente zonas agrícolas de alto uso de fertilizantes nitrogenados con incidencia de cáncer (nasofaríngeo, esofágico y gástrico). Estudios efectuados en el Hemisferio Norte indican que las hortalizas son una de las fuentes principales de nitratos en la dieta humana, destacándose algunas especies, como la lechuga y la espinaca, como acumuladoras de este ión. Asimismo, la Unión Europea ha reglamentado en estas especies el límite máximo de nitratos (entre 2.500 y 4.500 ppm para los vegetales) que pueden contener en el momento de comercializarse en las distintas estaciones del año. Se necesita una dosis de nitratos/nitritos alta para producir intoxicaciones agudas en animales o seres humanos adultos; no obstante, en niños y, sobre todo, en lactantes de corta edad, bastan cantidades mínimas para desencadenar trastornos graves. En los primeros meses de vida, el estómago del bebé todavía no produce gran cantidad de ácido, lo que favorece el asentamiento de bacterias en el tramo superior del intestino delgado. Dichas bacterias pueden transformar directamente en nitritos los nitratos ingeridos. Como los lactantes, durante los primeros meses de vida, poseen un tipo especial de hemoglobina (hemoglobina fetal), que se transforma fácilmente en metahemoglobina, cuando el nitrito penetra en el sistema circulatorio la hemoglobina se oxida y aparece la metahemoglobinemia, que pierde su capacidad de almacenar reversiblemente el oxígeno. Esto conduce a síntomas de asfixia y a cianosis de labios del bebé con graves consecuencias. La cantidad de nitratos en hortalizas y verduras varía en función de numerosos factores agronómicos, por lo que, de modo práctico, sólo es posible guiarse por el factor más decisivo que lo determina y que es la especie de hortaliza. Así, existen hortalizas con reducida capacidad para acumular nitratos, como son los tomates, las coliflores y judías verdes (además de coles de Bruselas, endibias, cebollas, pepino y pimiento); otras que acumulan con mayor facilidad que las anteriores (coliflor, apio, calabacín, berenjena y zanahoria); y algunas, como espinacas, acelgas, remolacha roja y lechugas, que tienen una elevada capacidad para acumular nitratos. Desde un punto de vista práctico, en la alimentación humana no existe riesgo, salvo en el caso de los lactantes, por lo cual se escogerán,


durante el periodo de introducción de los vegetales en la dieta del niño, verduras que acumulen pocos nitratos (tomates, judías verdes, calabacín, zanahorias). Para los adultos se puede reducir su contenido siguiendo pautas muy sencillas de lavado o eliminación de las hojas más externas y verdes de los vegetales ricos en nitratos. También se puede considerar el seleccionar las verduras que no sean de invernadero o de la primera cosecha, al igual que las envasadas en plástico, ya que su metabolismo favorece una mayor acumulación bajo estas condiciones. Finalmente, se debe evitar cualquier manipulación o almacenamiento que favorezca su acumulación directa (agua de cocinado) o producción (crecimiento de bacterias que reduzcan los nitratos y formen nitrosaminas). En general, la principal fuente de ingestión de nitratos son los vegetales, siempre que el agua de bebida se mantenga en niveles de concentración de nitratos inferiores a 10 mg/l. Resulta difícil estimar un promedio de ingesta de nitratos, porque ésta depende de la dieta individual y del contenido de nitratos del agua potable, que también varía según las regiones e incluso según las estaciones. La ingesta total de nitratos de los alimentos oscila normalmente entre 50 y 150 mg/persona/día, aunque los vegetarianos pueden alcanzar cantidades mayores (hasta 200 mg/persona/día), variando en función del tipo de verduras que consuman. Habitualmente, la contribución de los nitratos contenidos en el agua de bebida supone aproximadamente un 14% de la ingesta total de nitratos.

4.6.7. Aspectos nutritivos El valor de las hortalizas como fuente de macronutrientes (proteínas, grasa e hidratos de carbono) es limitado, aunque existen algunas excepciones, como, por ejemplo, los tubérculos, que son ricos en almidón (Tablas 2 y 3). Su principal valor nutritivo deriva de su contenido en micronutrientes (vitaminas y minerales) (Tablas 4 y 5), y en hidratos de carbono complejos difíciles de digerir (fibra de la dieta), que, aunque tienen muy poco valor nutritivo, son importantes para la función intestinal. Por ello, el valor plástico hay que señalar que es prácticamente nulo, debido a su escaso contenido en proteínas y a que éstas, además, son de escaso valor biológico.

Se puede afirmar, por lo tanto, que las hortalizas constituyen un grupo de alimentos con carácter regulador por su elevado contenido en agua, vitaminas y sales minerales. Conviene destacar el aporte de sales minerales, en concreto, el calcio, el potasio de las patatas y hortalizas de hoja verde o el hierro. Algunas presentan carácter irritante por su contenido en azufre (por ejemplo, puerros, cebollas, ajos o coles), que hace que estos productos estén contraindicados en las personas con afecciones digestivas o renales. En cuanto a las vitaminas, es especialmente interesante el aporte de vitamina C, fundamentalmente de las coles, espinacas, pimiento y perejil, y de vitamina A, de las que tienen un color acusado, como, por ejemplo, tomate, zanahoria, pimiento y perejil, entre otras. Los tratamientos culinarios a los que habitualmente se someten las hortalizas provocan pérdidas de nutrientes, principalmente por dos vías: a) Disolución en el agua de cocción de los compuestos químicos hidrosolubles, como algunas vitaminas, minerales, azúcares sencillos, algunas sustancias nitrogenadas y pigmentos hidrosolubles. b) Pérdida de sustancias por inactivación o destrucción, fundamentalmente de vitaminas. Por ello, conviene extremar el cuidado en la preparación previa y cocinado de este tipo de alimentos.

5. Calidad de hortalizas y verduras 5.1. Calidad comercial Algunos de los atributos de calidad se pueden medir por técnicas físicas o químicas, pero la aceptación del consumidor es subjetiva y, por lo tanto, difícil de valorar. En líneas generales, se puede decir que la calidad se basa, principalmente, en la percepción de los atributos externos como limpieza, firmeza, integridad y frescura, aunque no se debe olvidar los que determinan la calidad interna del producto, que se asocian principalmente a los atributos de sabor/ aroma, y contenido en nutrientes, en especial, si éstos poseen efectos beneficiosos para la salud. De forma práctica, la legislación española y la europea han desarrollado normas de calidad que contemplan los principales parámetros de calidad

245

Capítulo 2.7.


externa, como son calibrado y presentaTabla 7. CATEGORÍAS COMERCIALES DE CADA ción, lo cual, unido a su aspecto, permite HORTALIZA Y COLOR UTILIZADO su categorización comercial. Los objetivos que se persiguen con esta categoriExtra I II III zación han sido: 1. Ajos Rojo Verde Azul 1. Homogenizar y dar mayor transpa2. Alcachofas Rojo Verde Azul rencia de mercados. 3. Apios Verde Azul 2. Mejorar la calidad y las condiciones higiénico-sanitarias. 4. Berenjenas Verde Azul X 3. Satisfacer en mayor medida las exi5. Calabacines Verde Azul X gencias del consumidor. 6. Cebollas Verde Azul X 4. Favorecer la competencia leal de 7. Coles de Bruselas Verde Azul X los operadores económicos. 8. Coliflores Rojo Verde Azul 5. Aumentar la renta agrícola de los productos. 9. Endibias Rojo Verde Azul X Como es evidente, resultaría especial10. Espárragos Rojo Verde Azul mente exhaustivo el realizar una clasifi11. Espinacas Verde Azul cación completa de todos los productos 12. Guisantes Verde Azul hortícolas y verduras, por lo que sólo se 13. Judías verdes Rojo Verde Azul presentan los criterios de clasificación. 14. Lechugas/escarolas Verde Azul X Las especificaciones comunes en las normas de calidad comprenden: 15. Pepinos Rojo Verde Azul X 1. Definición del producto. 16. Pimientos dulces Verde Azul 2. Disposiciones relativas a la calidad. 17. Puerros Verde Azul X • Características mínimas: deben ser 18. Repollos Verde Azul enteros y con buen aspecto aparente 19. Tomates Rojo Verde Azul X (firmes, sanos y aptos para el consumo, exentos de cavidades y grietas, limpios, 20. Zanahorias Rojo Verde Azul sin humedad, sin olores ni sabores extraX: hortaliza de categoría III. ños y desarrollados suficientemente). Fuente: Norma de calidad para frutas y hortalizas (1992). • Clasificación (categorías): extra, I (primera), II (segunda) y/o III (tercera). Aunque la mayoría pueden ser clasificados en las cuatro categorías, algunos ven limitada No todas las hortalizas presentan normas de su clasificación a sólo dos o tres (Tabla 7). calidad. Las normas más importantes emanan de 3. Disposiciones relativas al calibrado: longitud la legislación de la Unión Europea y son 20: ajos, y peso. alcachofas, apios, berenjenas, calabacines, cebollas, 4. Disposiciones relativas a las tolerancias. coles de Bruselas, coliflores, endibias, espárragos, • De la calidad. espinacas, guisantes, judías verdes, lechugas y esca• Del calibre. rolas, pepinos, pimientos dulces, puerros, repollos, 5. Disposiciones relativas al marcado. tomates y zanahorias. • Identificación. • Naturaleza del producto. • Origen del producto. 5.2. Metabolismo • Características comerciales (categorías). y maduración de las hortalizas. • Marca oficial de control. Es la identificación del Calidad sensorial producto y la información que el consumidor recibe. En la misma aparece la naturaleza del producto, Una característica importante de las hortalizas el lugar de origen, la categoría y el calibre, además es que respiran, toman oxígeno y desprenden de la identificación del envasador o expedidor. anhídrido carbónico y agua. Además, también

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transpiran. Estas características continúan tras la recolección, a pesar de que ya haya cesado la fotosíntesis. Son, por tanto, productos perecederos, ya que el metabolismo continúa utilizando las reservas, por lo que se intenta que el deterioro sea el mínimo posible. La vida de las hortalizas se puede dividir en tres etapas fundamentales: 1. Crecimiento, que es el aumento del volumen de las células hasta que se alcanza el tamaño final del producto. 2. Maduración, que puede iniciarse antes de que termine el crecimiento y se produce el desarrollo del producto, lo que sería una maduración fisiológica. Posteriormente se da una maduración sensorial, en la que ya se adquieren las características comestibles del producto. 3. Senescencia, momento en el que sucede el envejecimiento de las células de los tejidos, lo cual lleva a la muerte del producto. Durante la respiración, los azúcares se oxidan para obtener anhídrido carbónico, agua y energía. La velocidad con la que respiran da idea del metabolismo del tejido, y se puede medir y expresar como ml de CO2/kg/h. La velocidad es distinta en los vegetales y está relacionada con la vida comercial del producto. Una actividad respiratoria elevada conlleva que el tiempo de vida útil del producto sea más corto, lo cual implica un periodo de almacenamiento menor del producto. Los vegetales se pueden dividir en dos grupos, en función del distinto comportamiento con respecto a la actividad respiratoria. Se habla, por tanto, de frutos climatéricos y frutos no climatéricos. Este hecho permite recolectar los productos antes de la maduración, y posteriormente se produce la maduración de éstos, lo cual posibilita la distribución comercial. Los frutos no climatéricos, como el pepino, no tienen la capacidad de madurar fuera de la planta, por lo que se deben recolectar cuando hayan llegado a un punto de maduración óptima, mientras que los climatéricos, como el tomate, sí se pueden recolectar en estado inmaduro. A esto se debe sumar la presencia de etileno. Éste es una hormona vegetal que acelera los procesos metabólicos. La producción de etileno puede estar favorecida por los daños mecánicos sobre los tejidos vegetales. Se puede utilizar el etileno para acelerar la maduración en los frutos climatéricos, debido a que se ha visto un paralelismo entre el punto climatérico y la producción de etileno en

estos frutos. En los frutos no climatéricos la adición de etileno no mejorará la maduración, sino que acelerará la senescencia, por lo que no conviene añadirlo en estos casos. Estas transformaciones químicas van a influir en el sabor y en la textura de los productos, por lo que hay que diferenciar entre ellos (Tabla 8). A medida que maduran, ocurre la formación de almidón. Los azúcares se convierten en almidón y, además, se da la síntesis de elementos fibrosos que endurecen el tejido. • Semillas y vainas (guisantes, maíz, judías verdes). Si se recolectan con un grado de maduración elevado, serán duros y poco dulces, por lo que se recolectan inmaduros para que no se hayan transformado todos los azúcares en almidón. Se someten a escaldado para frenar la síntesis de almidón, ya que se inactivan las enzimas manteniéndose el sabor dulce. • Espárragos: es característica la formación de lignina durante la maduración. Esta lignina da lugar a una consistencia muy fibrosa que hay que evitar. Hay que disminuir, por tanto, el metabolismo, disminuyendo el oxígeno, sumergiéndolos en agua, por ejemplo. • Tomate: tienen importancia en ellos la cantidad de azúcares, que se medirá en grados brix, y que constituye el porcentaje de sólidos solubles. Los grados brix se miden en un refractómetro, siendo un grado brix el índice de refracción que proporcione una disolución del 1% de sacarosa. Este índice de refracción también dependerá de otros azúcares, sales, ácidos etc., por lo cual habrá que hacer una corrección, ya que los brix sólo se expresan por la concentración de sacarosa. • Las pectinas también son importantes en el tomate, ya que se obtienen tomates concentrados con mayor o menor consistencia. Existen enzimas pécticas que degradan las pectinas, obteniendo concentrados de menor consistencia (cold break). Si se trata el tomate con temperaturas elevadas, se inactivan las enzimas pécticas, consiguiendo concentrados de tomates de alta consistencia (hot break). Como puede observarse, la textura es una cualidad sensorial muy importante en las hortalizas, hasta el punto de que una textura firme se considera índice de frescura y factor determinante de su aceptabilidad, principalmente en aquellas hortalizas que están destinadas a ser consumidas en crudo, como, por ejemplo, el apio y la lechuga.

247

Capítulo 2.7.


Tabla 8. CAMBIOS EN LOS VEGETALES DURANTE LA MADURACIÓN Compuesto implicado Atributo

Modificación producida Disminuyen

Aumentan

Color

Clorofilas

Carotenos Xantofilas Flavonoides Antocianos

Cambios de color en piel y pulpa Coloraciones amarillo-rojizas

Sabor

Almidón Ácidos orgánicos Taninos

Azúcares Proteínas

Aumento de dulzor Disminución de la acidez Aumento del valor nutritivo Disminución de la astringencia

Compuestos aromáticos

Desarrollo de aroma y perfume

Pectinas solubles

Ablandamiento del fruto

Aroma Textura

Protopectinas

Fuente: Romajaro F et al. (1996).

La marchitez, por el contrario, se considera característica de falta de frescura. Ello hace necesario un extremado cuidado después de la recolección para mantener la textura original del producto a través de los canales de distribución y de venta. Esto resulta especialmente difícil en los vegetales que tienen un gran contenido en agua, los cuales requieren una humedad ambiental muy alta para mantener la turgencia de la estructura celular, con el grave inconveniente que esto supone, por favorecer el desarrollo de hongos. La estructura celular también se altera por acción del calor, lo que aconseja el mantenimiento de las hortalizas en lugares frescos. Las hortalizas, en general, no tienen olores y sabores tan agradables y marcados como las frutas; sin embargo, aunque menos intensos que los de aquéllas, son igualmente distintivos. Los compuestos responsables de los olores y sabores son, esencialmente, ésteres, cetonas, alcoholes y aldehídos. En ciertos casos, también se detectan terpenos y en algunas hortalizas dominan los sulfuros y sulfóxidos complejos. El color constituye una de las cualidades sensoriales más apreciables a simple vista, y en consecuencia tiene un papel muy importante en las características de calidad de las hortalizas. El color de las hortalizas varía bastante de unas a otras, y en la formación del mismo tienen gran

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importancia, sobre todo, tres tipos de compuestos, que forman parte de su composición química: las clorofilas, responsables de los colores verdes; los carotenoides, que proporcionan los colores amarillo, anaranjado y rojo; y las antocianinas, con colores rojo, púrpura y azulado; menos frecuentes son las betalaínas, que proporcionan colores violetas o amarillos. Estos compuestos, con el transcurso del tiempo, y como consecuencia de los tratamientos culinarios y tecnológicos a los que se someten las hortalizas, sufren cambios que originan modificaciones en las cualidades de color características de cada hortaliza. Las clorofilas son el pigmento más abundante en las hortalizas de hojas, y el responsable de su color verde. La molécula de clorofila no es estable, y tanto el átomo central de magnesio como la cadena lateral de fitilo son fácilmente extraíbles cuando las frutas o las hortalizas se cocinan o se procesan. El átomo de magnesio es desplazado por el calor en condiciones ácidas, y se producen derivados de la clorofila de color oscuro (feofitina a y b, respectivamente). Si se añade bicarbonato de sodio al agua en la que se cuecen las verduras, ésta “conserva” el color verde, porque se impide o retrasa la pérdida de magnesio; sin embargo, esta práctica no se recomienda, ya que hace que se pierda vitamina C. El desplazamiento del átomo central de magnesio de la molécula de clorofila hace que las hortalizas


verdes en conserva pierdan su color natural, lo que puede ocurrir cuando se enlatan o durante el almacenamiento subsiguiente, y está causado probablemente por la liberación de ácidos orgánicos de los tejidos de la planta. Para compensar la pérdida del color natural, se añaden generalmente colorantes artificiales a las hortalizas verdes enlatadas. La cadena lateral de fitilo puede separarse de la molécula de clorofila durante el escaldado, la cocción o el procesamiento. El resto de la molécula, que conserva su color verde, es más soluble en agua, y la pérdida de color puede ocurrir por la transferencia al agua circundante. Como ya se ha comentado, los carotenoides son los pigmentos más extendidos en el reino vegetal. Se encuentran en las hortalizas verdes, junto con la clorofila, y son responsables de las coloraciones amarillas, anaranjadas e incluso rojas. El color de la col roja se debe a un glucósido de la cianidina, y el rojo de algunas variedades de cebollas, a compuestos antociánicos. En algunas variedades de coliflor, se ha detectado la presencia de leucoantocianos, precursores incoloros de los antocianos. Uno de los flavonoides más importantes en las hortalizas es la quercetina, del grupo de los flavonoles, que se considera responsable del color amarillo de algunas variedades de cebollas. Un glucósido de la quercetina, la rutina, se encuentra en las yemas de los espárragos, siendo su concentración mayor cuanto más coloreadas son las yemas.

6. Productos hortícolas Dentro de los productos hortícolas existe una extensa lista de posibles presentaciones. Parece más oportuno seleccionar aquellas que poseen una mayor trascendencia en el mercado y que se encuentren habitualmente; por eso, se han elegido aquellas de las cuales se hace un consumo completo del producto hortícola. Además, se ha incorporado la nomenclatura que actualmente se está imponiendo y que permite clarificar alguna de las mismas. En este sentido, se ha utilizado el concepto de “gama” para agrupar los procesados que agrupan estos productos hortícolas. La primera gama no se incluye, ya que se trata del producto fresco, y del mismo se ha estado hablando a lo largo de este Capítulo.

6.1. Segunda gama. Conservas estériles Las conservas de hortalizas por esterilización térmica es el procedimiento más antiguo e importante de los procesados. La gran expansión de la tecnología de esterilización de conservas vegetales ha permitido que se conserven de modo casi indefinido y sin necesidad de condiciones especiales. Las operaciones previas son sencillas, ya que, tras su recolección, preparación y limpieza, se aplica un escaldado para asegurar la inactivación de enzimas, y eliminación de sustancias sápidas, y se fija el color, además de eliminar el aire intercelular. Con este proceso de preparación, se ablandan igualmente los tejidos para la operación posterior de esterilización, que combinará el tiempo y la temperatura adecuados para asegurar 12 reducciones decimales de Clostridium botulinum. Dentro de estos alimentos, hay que destacar algunas particularidades relativas a su calidad y valor nutritivo. Cada producto hortaliza tiene su norma de calidad, que establece las condiciones de clasificación comercial de los productos. En cada caso hay que tener en cuenta el grado de madurez para aplicar el proceso correcto, ya que, si la hortaliza está muy inmadura o ha pasado demasiado tiempo desde su recolección, se pueden encontrar productos desintegrados o demasiado duros. Por lo tanto, la calidad hay que preservarla pero no se puede mejorar. En este tipo de alimentos, se emplea el llamado líquido de gobierno o cobertura que acompaña al vegetal. Este líquido tiene una gran importancia desde el punto de vista nutricional, ya que aporta ciertos nutrientes o componentes, e incluso determina las características del producto. El líquido de gobierno suele ser una disolución de cloruro sódico al 1-2%, a la que se puede añadir azúcar (guisante, remolacha roja, tomate, maíz dulce), ácido cítrico (hasta el 0,5% en alcachofa, apio, coliflor, tomate) y sales de calcio para dar solidez al tejido (tomate o coliflor) o para reforzar el sabor glutamato monosódico (100-150 mg/kg de conserva). El valor nutritivo de proteínas e hidratos de carbono no sufre apenas cambios. Los nutrientes que sufren principalmente los cambios son las vitaminas. Los carotenoides presentan pérdidas que oscilan entre el 5 y el 50%, las vitaminas del grupo B, en especial la B1 y B9, pueden llegar hasta el 50%, 249

Capítulo 2.7.


al igual que las vitaminas C. Estas pérdidas aumentan durante el almacenamiento en otro 20%. Los minerales suelen ser arrastrados por el proceso denominado lixiviación. Estas pérdidas son variables y, sobre todo, afectan a los cationes divalentes como el calcio, el hierro o el zinc.

6.2.Tercera gama. Hortalizas ultracongeladas Estos productos ocupan en el mercado, cada vez más, un lugar destacado, en detrimento de los esterilizados. En este caso, los productos hortícolas tras la recolección son escaldados en agua caliente (1,5-4 min) o con vapor de agua (2-5 min) para inactivar enzimas. Los tiempos de escaldado son, en general, menores que los utilizados en la esterilización, y varían en función del grado de maduración y tamaño de la hortaliza. De este modo, existe una menor pérdida de nutrientes. Para comprobar la eficacia, se recurre a comprobar la inactivación de la peroxidasa. Posteriormente, se enfrían y se congelan a -40 ºC y almacenan entre -18 y -20 ºC. Como se ha comentado antes, la congelación conserva en gran medida el valor nutritivo de las hortalizas. Así, vitaminas como los carotenoides, que antes se comentó que se perdían durante la esterilización comercial, sufren escasas pérdidas, y sólo en descongelación presentan algunas leves (como en el caso del espárrago), y son las vitaminas hidrosolubles (grupos B y C) las que son arrastradas ligeramente en el caso del proceso de blanqueado. Los cambios más importantes de las hortalizas congeladas tienen lugar en la textura, sobre todo si no se mantiene la cadena del frío y se recongela el producto o se descongela inadecuadamente. Algunos de los defectos más importantes son el ablandamiento, endurecimiento o marchitez (en judías o zanahorias), la formación de estructuras correosas o gomosas (en espárragos), pastosas-algodonosas (apio) o endurecimiento de la piel (guisante).

6.3. Cuarta gama. Envases en atmósfera protectora Se entiende por “cuarta gama” el procesado de hortalizas y frutas frescas limpias, troceadas y

250

envasadas para su consumo. El producto mantiene sus propiedades naturales y frescas, pero con la diferencia de que ya viene lavado, troceado y envasado.Tiene una fecha de caducidad de alrededor de 7-10 días. Pasada esta fecha de caducidad, no es recomendable su consumo. La cuarta gama envasa alimentos hortícolas en bandejas o bolsas especiales, tras unos estudios rigurosos de calidad y selección. Es característica su forma de embalaje, pues mezcla en el mismo envase diferentes tipos de hortalizas o bien las selecciona de una forma práctica para un uso más cómodo para el consumidor. En España la “cuarta gama” fue introducida en los años 80 del siglo XX, concretamente en Navarra, donde se instaló una fábrica de procesado. Cada vez la “cuarta gama” ha ido teniendo más importancia, debido al aumento prolongado de la esperanza de vida y al poco tiempo dedicado a la cocina, por lo que estos productos son cada vez más demandados, ya que ofrecen comodidad, ahorro de tiempo y una presentación atractiva. Las cadenas de supermercados, los restaurantes y el sector de la hostelería son los pioneros en demanda de productos “cuarta gama”, siendo los que más se ofrecen: lechuga, escarola, zanahoria, espinaca, apio, puerro... Cada vez es mayor la fuerza que presentan los productos procesados “cuarta gama” en el mercado. De ahí que haya surgido el estudio de un buen diseño de los envases. Hasta ahora se ha empleado el formato tradicional de empaquetado de productos frescos, pero se requiere hacer envases más específicos que puedan combinar varios productos en una sola bandeja, bolsa o tarrina sin que se mezclen los sabores. Desde el punto de vista nutricional, este producto es equivalente al fresco, y depende de la proximidad a la fecha de caducidad el que las pérdidas, aunque menores que en los casos anteriores, tengan lugar. La clave principal de “cuarta gama” radica, primero, en la calidad de la materia prima; segundo, en no romper la cadena de frío y, por último, tener en cuenta la fecha de caducidad del producto. Los vegetales son recolectados una vez que alcanzan su estado óptimo de madurez, o bien se recolectan con el grado de madurez que exija el fabricante. Una vez recolectadas las verduras, se preenfrían para que no pierdan su calidad. La fase de limpieza se realiza con agua


clorada para disminuir el ataque microbiano. Posteriormente, se cortan con una maquinaria especializada y se envasan en diferentes recipientes, ya sean bolsas de plástico o bandejas en atmósfera modificada, a partir de una mezcla de gases que consiste en disminuir la concentración de oxígeno o de aire y aumentar la concentración de otro gas. Por último, el envase se mantiene a una temperatura de refrigeración para evitar la proliferación de microorganismos.

7. Definición y clasificación de las legumbres Las leguminosas figuran entre los primeros productos alimenticios que fueron cultivados por el hombre. Así, su cultivo se remonta a los tiempos del Neolítico, en el cual el hombre se inició en el desarrollo de la producción de alimentos y adoptó una forma de vida basada en comunidades agrícolas. Se han encontrado restos de su cultivo asociados al desarrollo de la agricultura desde el Mediterráneo a la India, así como en el Nuevo Mundo. Las legumbres de consumo humano son las especies de la familia Leguminosae, que se consumen generalmente en forma de semillas secas maduras, pero a veces también como semillas verdes no maduras, o como vainas verdes con semillas inmaduras dentro. La FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación) diferencia entre dos tipos de semillas leguminosas; por un lado, las que reciben la denominación de legumbres, que se caracterizan por tener un bajo contenido en grasa (como, por ejemplo, garbanzos, lentejas, alubias, fríjoles, etc.), y las semillas con un alto contenido en grasa, entre las que se encuentran, principalmente, los cacahuetes y la soja, y reciben el nombre de semillas oleoleguminosas. Según el CAE (1997), con la denominación genérica de “legumbres secas” se conoce a las semillas secas, limpias, sanas y separadas de la vaina, procedentes de plantas de la familia de las leguminosas de uso corriente en el país y que directa o indirectamente resulten adecuadas para la alimentación. A este efecto, el CAE (1997) establece los siguientes tipos de legumbres:

a) Judías secas: • Judía común (Phaseolus vulgaris, L.) • Judía de España o judía escarlata (Phaseolus multiflorus, Wild). • Judía de lima (Phaseolus lunatus, L.). • Judía carilla (Vigna sinensis, L.). b) Lenteja (Lens esculenta, Moench.). c) Garbanzo (Cicer arietinum, L.). d) Guisante seco (Pisum sativum, L.). e) Haba seca (Vicia faba, L.). f) Altramuz: • Altramuz blanco (Lupinus albus, L.). • Altramuz amarillo (Lupinus luteus, L.). • Altramuz azul (Lupinus angustifolius, L.). g) Soja (Glycine soja, L.). h) Cacahuete (Arachis hipogea, L.). i) Garrofa (Vicia monanthos). j) Algarroba (Ceratonia siliqua, L.). La legislación alimentaria española establece que las legumbres comercializadas en fresco sean consideradas como verduras u hortalizas, como es el caso de los guisantes y las judías verdes.

8. Producción y consumo de las legumbres Desde el año 1945 la FAO organiza la compilación de estadísticas sobre producción de cultivos por países y regiones. Para las legumbres, es difícil conocer de forma real los rendimientos de la producción, ya que, aunque se producen en todo el mundo, en algunos países presentan un cultivo familiar y una comercialización local, por lo que sus rendimientos son inciertos. Sí que existen datos para algunas especies de mayor consumo, como la soja, el cacahuete, las judías, los garbanzos y los guisantes. En general, el mayor productor mundial de legumbres es la India, mientras que en Europa destaca Francia, y en el continente americano, Estados Unidos y Canadá. En cuanto a su consumo, los datos son muy variables, ya que la ingesta real por familias e individuos depende de muchos factores: climáticos, geográficos, socioeconómicos y estacionales. Según los datos recogidos en la encuesta del MAPA (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación español) del año 2003, sobre el consumo de alimentos, aunque entre los años 1992 y 1995 parecía haberse conseguido una estabilización en el con-

251

Capítulo 2.7.


sumo de legumbres en España con una compra de 6 kg/persona/año, en los últimos años no se ha llegado a ese nivel, y se observa un descenso paulatino. Los últimos datos publicados indican que la compra de legumbres en el año 2001 fue de 4,8 kg/persona/año, descenso que se asocia al trabajo que requiere la preparación culinaria de las mismas, así como a la idea errónea que tiene el consumidor sobre el alto valor calórico de las legumbres, hecho que los distintos profesionales de la nutrición deben desmentir, ya que esto se debe más a la forma de preparación culinaria que a la composición propia de las leguminosas, que, por otro lado, aportan a nuestra dieta varios nutrientes con efectos beneficiosos para la salud. Además, el lugar de consumo de las legumbres ha cambiado, ya que el descenso medio en el consumo registrado en los últimos 15 años se ha asociado a una menor frecuencia en la preparación de alimentos en el hogar, mientras que el consumo de legumbres en centros de restauración colectiva y en instituciones ha experimentado un incremento medio anual del 3,6%.

9. Composición química y valor nutritivo de las legumbres Las semillas maduras de las leguminosas tienen tres componentes principales: la testa, la piel o cáscara, los cotiledones y el eje embrional o hipocótilo. En las células de los cotiledones se encuentran los órganos proteicos y los gránulos de almidón, que constituyen la estructura anatómica de reserva dentro de las semillas. La composición química de las legumbres varía ligeramente entre los distintos tipos de semillas, aunque, en general, se caracterizan por tener un alto contenido en proteínas e hidratos de carbono complejos (fibra dietética y almidón). La Tabla 9 recoge datos sobre la composición química mayoritaria de distintas legumbres consumidas en España. Sin embargo, las ventajas nutricionales que presentan las legumbres frente a otros alimentos, como su alto contenido en proteínas y fibra dietética, se han aprovechado poco en las últimas décadas, debido al alto valor calórico que aportan las formas habituales de cocinado, su difícil digestión, producción de flatulencia y el mayor tiempo que necesitan de cocinado.

252

9.1. Proteínas La cantidad de proteínas de las leguminosas varía mucho según la especie, pero incluso las de menor contenido presentan aproximadamente un contenido tres veces superior al del arroz. El contenido de proteína bruta oscila entre un 20 y un 35%, aunque hay variedades de semillas que pueden presentar un contenido superior. No obstante, se sobreestima el contenido de proteínas existentes en las legumbres, al presentar estas semillas una alta proporción de nitrógeno no proteico que se cuantifica dentro de la proteína bruta o proteína total. La Tabla 10 recoge el contenido de proteína bruta y proteína verdadera de distintas legumbres consumidas en España, y se puede observar que el contenido de proteína verdadera es menor al de proteína bruta, destacando un porcentaje de nitrógeno no proteico (constituido por péptidos, aminoácidos libres y otros compuestos nitrogenados) que ha de ser tenido en cuenta cuando se realizan estudios nutricionales. Las proteínas de las leguminosas se clasifican como: proteínas de reserva o globulinas, que constituyen la mayor proporción y se encuentran en los órganos proteicos, y proteínas funcionales y estructurales, que son las albúminas y glutelinas. Casi todas las proteínas de las leguminosas contienen un 70% de globulina, un 10-20% de albúmina y un 10-20% de glutelina. Las legumbres son la principal fuente de proteínas en la alimentación humana, ya que constituyen el único aporte de componentes nitrogenados en la dieta de los países en vías de desarrollo. Sin embargo, su valor nutricional es pobre comparado con las proteínas de origen animal debido a los siguientes factores: • La proteína de las leguminosas es limitante en su contenido en aminoácidos azufrados (metionina y cisteína). • La estructura cuaternaria de las proteínas es más compacta y dificulta la acción de las enzimas digestivas. • La presencia de inhibidores de las proteasas inhiben la actividad de la proteasas digestivas. Todos estos factores determinan la menor digestibilidad de la proteína de las leguminosas en estudios in vivo e in vitro, con valores de digestibilidad significativamente inferiores a las proteínas de origen animal.


Tabla 9. COMPOSICIÓN QUÍMICA MEDIA,Y CONTENIDO EN MINERALES Y VITAMINAS DE DISTINTOS TIPOS DE LEGUMBRES Componentes

Judías

Guisantes

Lentejas

Garbanzos

Soja

Fibra dietética (%)

18,4

16,6

10,6

10,7

20,9

Proteínas (%)

21,3

22,9

23,5

22,7

36,9

Grasa (%)

1,6

1,4

1,4

3

18,1

Hidratos de carbono (%)

47,8

56,7

50,8

54,6

6,1

Minerales (%)

4,0

2,7

3,2

3,0

4,7

Agua (%)

11,6

11,0

11,8

8

8,5

Valor energético (kcal/100 g)

301

342

321

337

357

Ca (mg/100 g)

106

51

74

145

257

Fe (mg/100 g)

6,1

5,0

6,9

6,7

8,6

K (mg/100 g)

1.310

930

810

-

1.740

Mg (mg/100 g)

132

116

77

160

247

P (mg/100 g)

429

378

412

-

591

Vitamina B1 (mg/100 g)

0,46

0,76

0,43

0,4

0,99


0,16

0,27

0,26

0,15

0,52


0,28

0,06

0,60

-

1,19

Carotenos (mg/100 g)

0,40

0,08

0,10

-

0,38

Niacina (mg/100 g)

2,10

2,80

2,20

4,3

2,51

Ácido pantoténico (mg/100 g)

0,98

2,10

1,36

-

1,92

Ácido fólico (μg/100 g)

411

33

35

180

-

Fuentes: Aykroyd WR, Doughty J, 1982; Belitz HD, Grosch W, 1997.

Durante la preparación culinaria, se puede mejorar el valor nutritivo de la proteína de las legumbres, ya que el calor inactiva a los inhibidores de las proteasas y produce cambios estructurales en la proteína, que facilitan la accesibilidad de las enzimas digestivas, y favorecen la proteólisis a nivel intestinal y la correspondiente absorción de los principios nitrogenados. Además, el valor nutritivo de la proteína de las legumbres se puede mejorar durante el proceso de preparación culinaria, mediante la suplementación proteica de la dieta. Así, la combinación de las legumbres con

alimentos ricos en aminoácidos azufrados, como, por ejemplo, los cereales, constituye una práctica que incrementa la calidad nutritiva de la proteína de la dieta hasta valores similares al de las proteínas de origen animal.

9.2. Hidratos de carbono El almidón, con una proporción de 75-80%, es el hidrato de carbono predominante en las legumbres, con la excepción de las oleoleguminosas, ya

253

Capítulo 2.7.


Tabla 10. COMPOSICIÓN DE DISTINTAS LEGUMBRES DE CONSUMO EN ESPAÑA Legumbre

% PT

% PV

% NNP

% DIVP

% AF

UIT/mg

Altramuz (Lupinus luteus)

36,41

27,14

1,30

92,11

0,5

1,3

Garbanzo (Cicer arietinum)

22,88

14,98

1,27

78,90

1

0,8

Haba (Vicia faba)

24,56

20,76

1,02

80,52

0,3

0,7

Judía blanca (Phaseolus vulgaris)

25,37

16,92

1,35

69,70

0,6

1,4

Lenteja (Lens esculenta)

26,71

15,95

1,72

82,93

1,2

0,4

PT: contenido de proteína total; PV: proteína verdadera; NNP: nitrógeno no proteico; DIVP: digestibilidad in vitro de la proteína; AF: ácido fítico; UIT: unidades del inhibidor de la tripsina. Fuente: Periago MJ et al., 1992, 1997.

que en los cacahuetes el contenido de almidón es sólo la tercera parte del total de los hidratos de carbono, mientras que la soja presenta un contenido muy bajo. Las legumbres se caracterizan por presentar un alto contenido en oligosacáridos, destacando como mayoritarios la rafinosa, estaquiosa y verbascosa que, junto con otros componentes indigestibles, son los responsables de producir flatulencia en el hombre. Dentro de los hidratos de carbono, las legumbres tienen un alto contenido en fibra dietética con valores del 10-20%. Las características de la fibra dietética de las legumbres serán expuestas en el apartado posterior relativo a la importancia nutricional de las legumbres en la dieta.

9.3. Lípidos El contenido del total de lípidos es muy bajo en las legumbres, con valores del 1-2%, a excepción de las oleoleguminosas, que presentan valores medios del 18% para la soja y del 50% para los cacahuetes. La fracción grasa se caracteriza por presentar un alto contenido en triglicéridos, con un alto contenido en ácidos grasos monoinsaturados (18:1 n-9, ácido oleico) y poliinsaturados (18:2 n-6, ácido linoleico y 18:3 n-3, ácido α-linolénico) (Tabla 11). Aunque las legumbres proteicas no tienen interés como fuente dietética de estos ácidos grasos, sí

254

hay que destacar la importancia de la soja como fuente dietética de ácidos grasos oleico, linoleico y linolénico, por lo que el consumo de esta legumbre o de sus derivados puede considerarse como una pauta dietética recomendable para incrementar la ingesta de estos ácidos grasos.

9.4.Vitaminas En relación con las vitaminas, el contenido de vitaminas liposolubles en las leguminosas carece, en general, de interés, a excepción de la presencia de vitamina E en la soja y en el cacahuete. En relación con las vitaminas hidrosolubles, las legumbres pueden ser consideradas como una buena fuente de estas vitaminas en la dieta. El contenido en tiamina en las legumbres (0,3-1,6 mg/100 g) es similar o ligeramente superior al que presentan las semillas de cereales, aunque aquéllas contienen una menor proporción de riboflavina (0,1-0,6 mg/100 g). También son una fuente bastante buena de ácido nicotínico, ya que contienen, por término medio, entre 2 y 3 mg/100 g. Entre las legumbres de consumo más habitual, destacan las judías por presentar un mayor contenido de ácido fólico y, aunque puede existir variabilidad según el tipo de judía, se puede considerar que unos 100 g de judías pueden cubrir parte de las necesidades diarias de este micronutriente, estimadas en 400 μg.


Tabla 11. COMPOSICIÓN DE ÁCIDOS GRASOS EN LA GRASA TOTAL DE DISTINTAS SEMILLAS LEGUMINOSAS Ácidos grasos 14:0

Judías

Garbanzos

Habas

1,3

0,6

0,22

Lentejas 0,85

Soja 0

16:0

21,8

8,9

9,3

23,2

10

18:0

4,7

1,6

4,9

4,6

5

20:0

0,53

0,03

0,7

2,3

0,5

22:0

2,9

0

0,42

2,7

0

24:0

1,1

0

0

0,85

0

16:1 n-7

0,21

0,05

0

0,15

0

18:1 n-9

11,6

35,4

33,8

36,0

21

18:2 n-6

29,8

51,1

42,1

20,6

53

18:3 n-3

27,4

1,7

6,4

1,6

8

0

0,7

1,9

0,5

20:1 n-9

0,02

Fuente: Belitz HD, Grosch W, 1997.

9.5. Minerales Las legumbres presentan un alto contenido en calcio, hierro y fósforo (Tabla 9). Sin embargo, la existencia de ácido fítico en las legumbres da lugar a la formación de complejos insolubles con los cationes divalentes (calcio, hierro y zinc) interfiriendo en la absorción y reduciendo, de este modo, la biodisponibilidad. Además, aunque las legumbres muestren una alto contenido en hierro, la forma de presentación de este elemento en los alimentos vegetales es hierro no hemo, que muestra una menor biodisponibilidad que el hierro hemo procedente de alimentos de origen animal. En cuanto al fósforo, una alta proporción de este elemento se encuentra formando parte de la estructura química del ácido fítico, por lo que tampoco se encuentra disponible para el organismo.

10. Importancia dietética de las legumbres Las legumbres tienen importantes beneficios para la salud, y su consumo debe incrementarse en la dieta habitual. Los dietistas y personal sanitario deben aconsejar un mayor consumo de estas

semillas, ya que, con una mayor ingesta, se incrementa el consumo de hidratos de carbono y se reduce el contenido en grasa, además de aportar los siguientes componentes beneficiosos.

10.1. Hidratos de carbono de digestión lenta Las legumbres aportan a la dieta una alta proporción de hidratos de carbono de digestión lenta, lo que tiene distintos usos terapéuticos en el tratamiento de distintas enfermedades crónicas. Son distintos factores intrínsecos y extrínsecos los que determinan en la dieta la velocidad de digestión y absorción de los hidratos de carbono. Como factores intrínsecos al alimento están la estructura física o cristalina del almidón, la proporción de amilasa/ amilopectina, ya que un mayor contenido en amilopectina se asocia a una menor digestibilidad (las legumbres tienen un contenido de amilopectina superior a los cereales); la presencia de estructuras que afecten a la digestión (por ejemplo, la testa de las legumbres), la interacción entre el almidón y la proteína, la presencia de fibra dietética y la presencia de inhibidores de las hidrolasas y otros antinutrientes (fitatos y lectinas) que afecten a la acción enzimática. Entre los factores extrínsecos

255

Capítulo 2.7.


al alimento, se encuentran el tamaño de partícula, el grado de gelatinización del almidón, que está relacionado con la forma de preparación culinaria o el procesado tecnológico, y el tiempo de tránsito intestinal. Todos ellos hacen que los hidratos de carbono estén más accesibles a las enzimas digestivas y, por lo tanto, más digestibles. Desde un punto de vista nutricional, el almidón se clasifica en tres fracciones en función de su digestibilidad: el almidón digerido rápidamente, que es aquél digerido a los 20 minutos, el almidón digerido lentamente, que es el digerido a los 120 minutos, y el almidón resistente, que se define como la fracción del almidón que escapa de la digestión por las enzimas pancreáticas en el intestino delgado, y que alcanza el colon, donde es fermentado o eliminado en las heces. Las legumbres se caracterizan por tener un bajo porcentaje de digestibilidad del almidón y una alta proporción de almidón resistente, lo que hace que sean consideradas como alimentos de bajo índice glucémico. La Tabla 12 muestra las distintas fracciones del almidón en el garbanzo blanco lechoso, y el efecto del tratamiento térmico sobre las mismas y sobre la digestibilidad del almidón. Puede observarse que el cocinado aumenta las fracciones de almidón digerido lentamente y reduce la proporción de almidón resistente, aunque esta reducción es mayor en los garbanzos de cocinado industrial, lo que determina una disminución de los procesos fermentativos en el colon. Desde un punto de vista dietético, las dietas elaboradas a partir de alimentos con bajo índice de glucemia pueden prevenir la aparición de diabetes en poblaciones de riesgo, y en enfermos prediabéticos y diabéticos pueden reducir la demanda de insulina. Además, la presencia de almidón resistente en las legumbres actuaría como sustrato de fermentación para las bacterias del colon, dando lugar a la formación de ácidos grasos volátiles de cadena corta. A partir del almidón resistente se forma principalmente acetato y butirato, y, en menor proporción, propionato, que pueden ejercer su acción a nivel local o bien pasar a la circulación sistémica. El acetato sirve como sustrato energético para los músculos e interviene en la motilidad del intestino; el propionato interviene en la regulación del metabolismo del colesterol y de la glucosa en el hígado; y el butirato presenta importantes efectos en la regeneración de las células epiteliales a nivel intestinal.

256

10.2. Fibra dietética Las legumbres, como ya se ha mencionado anteriormente, presentan un alto contenido en fibra dietética, por lo que constituyen una buena fuente de este componente mayoritario a la dieta. La fibra dietética se clasifica, según su solubilidad en agua, en fibra dietética soluble y fibra dietética insoluble. En todos los alimentos, la fibra dietética constituye una mezcla de fibras con distinta solubilidad, con una proporción variable de cada una de las fracciones (ver Capítulo 1.10). La fibra dietética soluble incluye pectinas, gomas, mucílagos, y ciertos tipos de hemicelulosas solubles y polisacáridos de la planta. La fracción soluble sufre un proceso bacteriano de fermentación en el colon con producción de hidrógeno, metano, dióxido de carbono y ácidos grasos de cadena corta (ácido acético, butírico y propiónico), que son absorbidos y metabolizados. Las legumbres presentan un alto contenido de fibra dietética soluble; así, en el caso de las judías secas, un 25% del total de la fibra es de carácter soluble. La fibra dietética insoluble incluye la celulosa, la lignina y algunas fracciones de hemicelulosa, y se caracteriza por que apenas sufre fermentación intestinal. La fibra insoluble se encuentra principalmente en vainas de leguminosas frescas y en la piel o la testa de las leguminosas secas. La fibra dietética se mantiene prácticamente constante tras el cocinado de los alimentos. Varios estudios han puesto de manifiesto que, tras la preparación culinaria, se incrementa ligeramente el contenido de la fracción soluble como consecuencia de la solubilización de componentes insolubles de la fibra dietética. La Tabla 12 recoge los datos de fibra dietética en el garbanzo de variedad blanco lechoso, mostrando el efecto del tratamiento culinario. Los efectos beneficiosos de la fibra en el organismo humano son muy diversos, interviniendo en el metabolismo de lípidos e hidratos de carbono, y regulando la función intestinal. Así, la fibra actúa como regulador sobre el metabolismo lipídico, reduciendo la absorción de grasas y desarrollando un efecto hipocolesterolémico; como regulador del metabolismo de la glucosa, reduciendo la absorción de glucosa y la glucemia posprandial; e incrementa el volumen fecal y la disminución del tiempo de tránsito intestinal.


Tabla 12. EFECTOS DEL COCINADO DOMÉSTICO E INDUSTRIAL SOBRE EL CONTENIDO DE FIBRA DIETÉTICA TOTAL (FDT), SOLUBLE (FDS) E INSOLUBLE (FDI), Y SOBRE LAS FRACCIONES DIGESTIBLES DEL ALMIDÓN EN GARBANZOS DE VARIEDAD BLANCO LECHOSO (%) Parámetro

Garbanzo crudo

Garbanzo con cocinado doméstico

Garbanzo con cocinado industrial

FDT

9,6

11,1

10,1

FDS

2,0

4,0

4,0

FDI

7,6

7,1

6,1

Almidón total

47,4

27,8

29,2

Almilosa

17,4

20,4

21,4

Almidón digerido rápidamente

2,2

2,6

2,7

Almidón digerido lentamente

5,4

14,6

22,8

39,9

10,6

3,8

4,6

9,5

9,1

Almidón resistente Digestibilidad del almidón Fuente: Periago MJ et al., 1997.

Estos efectos permiten la utilización de la fibra con fines terapéuticos en determinadas patologías (hipercolesterolemia, diabetes, estreñimiento, diverticulosis, etc.), siendo preferible incrementar su consumo de forma natural, mediante la selección de alimentos con alto contenido en fibra (ver Capítulo 1.10).

10.3. Compuestos fenólicos Las legumbres presentan una gran variedad de compuestos fenólicos y, especialmente, una alta proporción de taninos condensados. Si bien hace unos años se consideraban como un factor antinutriente, debido a la capacidad de formar complejos con las proteínas y los elementos minerales divalentes, interfiriendo en su absorción y utilización digestiva, hoy en día forman parte de los componentes bioactivos de los alimentos por su actividad antioxidante. Los compuestos fenólicos identificados en guisantes, judías, lentejas y garbanzos han sido ácidos hidroxibenzoicos, aldehídos, ácidos hidroxicinámicos y derivados, glucósidos de flavonoles e isoflavonas (daidzeína y genisteína). Las concentraciones de estos compuestos en las semillas crudas son diferentes dependiendo del tipo de legumbre. Como consecuencia del procesado, se pueden producir modificaciones en el contenido de estos compues-

tos, ya que distintos estudios han mostrado que la cantidad de glucósidos de flavanoles se incrementa tras el cocinado de los garbanzos y tras la germinación de los guisantes, judías y lentejas. Entre los compuestos fenólicos hay que destacar los fitoestrógenos, que son moléculas que han recibido este nombre por tratarse de compuestos derivados de las plantas que han demostrado tener algún tipo de actividad estrogénica. Se encuentran en frutas, verduras y granos integrales, y los más comunes son las isoflavonas que se encuentran en cantidades importantes en la soja como glucósidos. Las principales isoflavonas en la soja y productos derivados son la genisteína, daidzeína y glicitina 7-O-β-glucósido, y el cumesterol (Tabla 13). Su concentración depende de la variedad y tipo de procesado, ya que la concentración de genisteína decrece conforme el producto sufre un mayor procesado tecnológico, mientras que el cumesterol, que aparece en pocas cantidades en la soja y en los productos derivados, aumenta entre 8 y 200 veces tras la germinación, dependiendo de la variedad y tiempo de germinación. Los efectos beneficiosos que desarrollan las isoflavonas hacen que hoy en día esté recomendado su consumo bien a partir de la dieta o mediante preparados nutracéuticos.

257

Capítulo 2.7.


Tabla 13. ESTROGENICIDAD DE DISTINTAS ISOFLAVONAS OBTENIDAS DE LA SOJA Concentración (mg/kg)

Actividad relativa

-

1 x 105

Dietil-estilbestrol Genistina

1.644

1,00

Daidzeína

581

0,73

Glicitina 7-O-β-glucósido

338

Cumesterol

-

0,4

35

Fuente: Matthews RH, 1989.

Numerosos estudios epidemiológicos han asociado las isoflavonas con los siguientes beneficios: regulan el flujo de hormonas femeninas, reduciendo los sofocos de la menopausia y la pérdida de minerales en los huesos, intervienen regulando el metabolismo de la glucosa, siendo aconsejadas en diabéticos, su composición rica en ácidos grasos de la serie n-3 y n-6 determina su inclusión en la dieta para prevenir problemas del corazón y del sistema circulatorio, y pueden desarrollar un acción preventiva sobre el cáncer de próstata, ya que interviene en la regulación de los receptores estrogénicos en dicho órgano.

sumo, ya que se les ha eliminado la fibra dietética insoluble que se encuentra mayoritariamente en la testa o piel de las semillas. También los purés de legumbres reducen el contenido de componentes indigestibles, gracias al pelado mecánico que separa las pieles y, al mismo tiempo, la trituración conlleva una rotura de las estructuras celulares de las semillas y favorece el proceso de digestión. Incluso la preparación o cocinado de legumbres mediante procesos industriales puede reducir la flatulencia, ya que las condiciones de tratamiento térmico (mayor presión y temperatura) reducen el contenido de almidón resistente, frente a los tratamientos culinarios domésticos.

11. Componentes indeseables de las leguminosas

11.2. Ácido fítico

11.1. Oligosacáridos Los oligosacáridos, componentes indigestibles o insolubles de la fibra dietética y el almidón resistente, son los responsables de la flatulencia que aparece tras la ingesta de las legumbres. La flatulencia consiste en distensiones del tracto gastrointestinal debidas a un desarrollo excesivo de gases (nitrógeno, metano, ácido sulfhídrico o anhídrido carbónico). Estos gases se producen como consecuencia de las fermentaciones de dichos hidratos de carbono por parte de las bacterias del intestino grueso. Aunque este fenómeno suele aparecer con el consumo de legumbres, existen métodos durante la preparación de las legumbres que permiten reducir este efecto indeseable. Las legumbres peladas producen menos flatulencia tras su con-

258

Es el éster hexafosfórico del ciclohexanol (ácido inositol hexafosfórico). La presencia de los grupos ácidos en su molécula facilita la formación de diversas sales, que reciben el nombre de fitato o fitina. Las sales con metales alcalinos son solubles en agua, mientras que las de los metales divalentes son insolubles. El ácido fítico se encuentra en el pericarpio de cereales, y en el cotiledón de las leguminosas y oleaginosas en concentraciones que oscilan entre el 1 y el 5% del peso seco (Tabla 10). La importancia nutricional del ácido fítico radica en el hecho de que es un componente antinutritivo, que forma sales insolubles con distintos cationes (calcio, hierro y zinc), reduciendo, de este modo, su utilización digestiva y su posterior asimilación en el organismo. También puede interaccionar con las proteínas, dando lugar a la formación de complejos


fitato-proteína que afectan a la solubilidad y digestibilidad de las proteínas dietéticas, así como a la inhibición de enzimas digestivas como pepsina, tripsina y α-amilasa. El tratamiento térmico reduce muy poco el contenido inicial de ácido fítico presente en las semillas de legumbres, aunque se puede conseguir un ligero descenso que depende de las condiciones de tratamiento (temperatura y tiempo), del pH y de la presencia de proteínas y cationes asociados a la molécula de ácido fítico. Por ello, cuando se quieren conseguir alimentos con un menor contenido de este antinutriente, es necesario recurrir a otros sistemas de tratamiento como son la germinación, el tratamiento enzimático, la fermentación y la molienda. La germinación y fermentación de las semillas de leguminosas permite la reducción del contenido de ácido fítico, al incrementar la actividad de la fitasa, enzima que se encuentra de forma natural en las semillas y que cataliza la hidrólisis del ácido fítico a inositol más ortofosfato. El tratamiento con fitasas exógenas aplicado durante la fabricación de los alimentos reduce también el contenido de ácido fítico, lo que es de gran interés para aumentar la biodisponibilidad mineral en alimentos que, de forma natural, tienen un alto contenido en este antinutriente. Aunque la molienda puede reducir el contenido de ácido fítico en los cereales, por la eliminación de las cubiertas externas de las semillas, no se obtiene el mismo efecto en las legumbres, ya que en éstas el ácido fítico se encuentra mayoritariamente en el cotiledón, sin observar diferencias tras la obtención de las harinas de las semillas. La proteína de soja es un ingrediente mayoritario de ciertos alimentos infantiles y debido a su alto contenido en ácido fítico puede afectar a la disponibilidad del hierro en estos alimentos. Distintos estudios han mostrado que la presencia de esta proteína produce un efecto negativo en la absorción del hierro no hemo, ya que incrementa su eliminación por las heces de cuatro a cinco veces.

glucohidrolasas, interviniendo en los procesos de almacenamiento del organismo. Aunque existen en alimentos de origen animal (huevos y leche), el principal aporte de antiproteasas en la alimentación humana proviene de los granos de leguminosas y cereales. • Antiglucohidrolasas: la de mayor interés nutricional es el inhibidor de la amilasa pancreática, que interfiere la digestión del almidón a nivel intestinal. Se encuentra en todas las leguminosas, y aunque los tratamientos culinarios reducen bastante su actividad, al ser de carácter termoestable, se observa una actividad residual en las semillas cocinadas. La presencia de los inhibidores de las amilasas en las legumbres tiene un efecto sobre la digestibilidad del almidón, retardando la velocidad de digestión y absorción de glucosa tras la ingesta de las legumbres. • Antitripsina: es una globulina capaz de inhibir la tripsina y quimotripsina pancreática, impidiendo la proteólisis digestiva y aumentando las pérdidas de nitrógeno por las heces. La Tabla 10 recoge los contenidos de inhibidor de la tripsina en distintas legumbres consumidas en España con valores que oscilan entre 0,4 y 1,4 UIT/mg para las lentejas y judías, respectivamente. Estudios realizados con ratas y gallinas han demostrado que la presencia de inhibidores de las proteasas en la dieta ejerce un importante efecto negativo sobre el crecimiento y pueden producir hipertrofia pancreática. El contenido de estos inhibidores enzimáticos varía según el tipo de legumbre, aunque los tratamientos culinarios habituales de este tipo de semillas (remojado, cocinado convencional o bajo presión) conllevan una importante reducción de la actividad, debido a su carácter termolábil. Asimismo, los tratamientos empleados en la obtención de concentrados proteicos o proteínas texturizadas a partir de la soja u otras legumbres conducen a una disminución de la actividad inhibidora frente a la tripsina, aunque puede quedar una actividad residual.

11.3. Inhibidores enzimáticos

El latirismo es una enfermedad que se manifiesta después de la ingestión de semillas de leguminosas del género Lathyrus. Se caracteriza por dolores musculares y parálisis de los miembros inferiores. La sustancia causante del latirismo en el hombre es

Los inhibidores enzimáticos son muy frecuentes en la alimentación humana. Se trata de sustancias que interfieren la actividad de las proteasas o de las

11.4. Sustancias latíricas

259

Capítulo 2.7.


el ácido 3-N-oxalil-1-2-3-diaminopropiónico, que provoca síntomas de toxicidad nerviosa a edades tempranas o en estados de desnutrición.

11.5. Hemaglutininas o lectinas En muchos alimentos vegetales existen glicoproteínas que se adhieren a los eritrocitos, precipitándolos. Estas sustancias se denominan, por ello, hemaglutininas o también lectinas, denominación que reciben por la capacidad de algunas de ellas de unirse preferentemente a un determinado grupo sanguíneo. Las fitohemaglutininas fasina y soyina se han encontrado en las alubias y en la soja, respectivamente. Se caracterizan por tener una gran afinidad con los restos glucídicos de las membranas de los eritrocitos y de las células de la mucosa intestinal o enterocitos. En las ratas alimentadas con alubias se observan lesiones en las microvellosidades intestinales con proliferación microbiana, reduciendo la absorción de nitrógeno y de vitamina B12, lo que provoca una disminución del crecimiento. Por calentamiento prolongado las lectinas de las legumbres se inactivan, por lo que en el hombre el efecto tóxico no está definido y se relacionaría con el consumo de alubias crudas o poco cocinadas.

11.6. Glucósidos cianógenos Se encuentran en las semillas de distintas plantas y pueden dar lugar a la liberación de ácido cianhídrico. En las legumbres se encuentra principalmente en las judías de lima, en forma de glucósido, llamado linamarina, que puede liberar hasta 300 mg de ácido cianhídrico por 100 g de semillas. El cianuro liberado puede ejercer una acción anóxica al combinarse con la citocromo oxidasa. Los tratamientos previos, como son el troceado y picado, favorecen la acción de la enzima oxinitrilasa, que degrada el glucósido y libera el ácido cianhídrico, que se degrada posteriormente durante el cocinado.

11.7. Alergenos La alergia alimentaria es una reacción de hipersensibilidad iniciada por el sistema inmunitario y que se

260

produce tras el consumo de determinados alimentos. Los alergenos responsables de estas reacciones son de naturaleza proteica, y la reacción se asocia a un grupo determinado de aminoácidos o epítopos. Los síntomas que pueden resultar de una alergia alimentaria pueden ser sistémicos (reacción de anafilaxis), gastrointestinales (salivación, picor, náuseas, vómito, dolor abdominal y diarrea), respiratorios (rinitis, asma y edema de glotis) y cutáneos (prurito, eritema, urticaria, edemas, eczemas y conjuntivitis) (ver Capítulo 4.42). Entre las legumbres, la soja y los cacahuetes están considerados como alimentos alergénicos, pudiendo producir reacciones anafilácticas o fatales, que pueden producir la muerte tras su consumo en personas con sensibilidad a sus proteínas. Para las demás legumbres, aunque se han descrito cuadros anafilácticos asociados a su consumo, los estudios clínicos realizados no han podido mostrar una clara evidencia de su alergenicidad. Los alergenos de las leguminosas pueden modificarse durante la preparación culinaria o el tratamiento tecnológico. El cocinado puede modificar el epítopo responsable de la reacción alérgica y reducir así la alergenicidad, aunque también puede conducir a la formación de alergenos que no estuvieran inicialmente presentes en el alimento crudo. El tratamiento enzimático, que se aplica en la soja, reduce la presencia de alergenos, obteniendo una proteína de soja hidrolizada, que es destinada a la elaboración de alimentos especiales, como, por ejemplo, la leche de soja hidrolizada, en aquellos casos en los que exista sensibilidad a la proteína nativa. Los aceites obtenidos de las oleoleguminosas por presión en frío también pueden presentar una cantidad de proteína suficiente para producir la reacción alérgica, mientras que en los aceites refinados se consigue una importante reducción del alergeno.

12. Productos derivados de las legumbres Los productos derivados de las legumbres son aquéllos obtenidos a partir de las semillas y que son aptos para alimentación humana o para ser utilizados como ingredientes.


• Legumbres mondadas: aquellas que están desprovistas de la piel. Tienen la ventaja de producir menos flatulencia al reducir la cantidad de fibra dietética y de otros hidratos de carbono fermentables. • Purés de legumbres: los que se obtienen de la trituración de la semilla completa. Presentan las mismas características que las legumbres de partida. • Harinas de legumbres: el producto resultante de la molienda de legumbres secas despojadas de la piel, corteza o testa. Esta harina de legumbres se puede utilizar como ingrediente en la elaboración de distintos alimentos, como, por ejemplo, pastas alimenticias y productos de panadería, con la finalidad de incrementar el valor nutritivo, aunque su uso está limitado, ya que normalmente no se puede adicionar más de un 10% por razones de tipo organoléptico. En el caso de las harinas de soja, pueden presentarse dos tipos, la harina de soja entera y la harina de soja pobre en grasa o parcialmente desengrasada. • Conservas de legumbres: muchos tipos de legumbres se someten a un proceso de cocinado industrial tras el envasado, ofreciéndose en el mercado como conserva. Este tipo de producto tiene la ventaja de tener una vida comercial larga, a la vez que facilita el uso y consumo de las legumbres secas, al poder consumirse directamente sin cocinado previo. • Leche de soja: se obtiene a partir de las semillas de soja, que son molidas con agua y posteriormente calentadas con vapor de agua durante 15-20 minutos, obteniéndose un producto de aspecto lechoso que recibe esta denominación, y que

posteriormente se somete a distintos tratamientos tecnológicos (pasterización o esterilización) y envasados para obtener los productos comerciales. La leche de soja enriquecida con minerales y vitaminas es el principal alimento de los lactantes y niños que no toleran la leche de vaca. El interés nutricional de la soja, por su contenido en ácidos grasos y fitoesteroles y sus efectos beneficiosos para la salud, ha determinado el desarrollo de nuevos productos en la industria alimentaria con una base de leche de soja. • Tofú: la leche de soja se precipita lentamente con sulfato cálcico a 65 ºC y se forma un gel, el requesón de soja, que se aísla por presión. El tofú tiene una humedad del 88%, y su fracción de materia seca contiene un 55% de proteínas y un 28% de grasa. Este producto constituye una importante fuente de proteína para la dieta en todos los países asiáticos y, sobre todo, en aquellos en los que la dieta es vegetariana. • Proteína de soja: la proteína de soja se extrae a partir de la harina de soja desengrasada. Para elaborar los concentrados proteicos de soja (72% de proteína), se extraen los componentes solubles de la harina y posteriormente se centrifugan para obtener el concentrado. Los refinados proteicos (95% de proteína) requieren una doble extracción a partir de la harina y una precipitación química para obtener una mayor pureza. Finalmente, se aplica un tratamiento de texturización y la modificación del aroma para obtener la proteína de soja texturizada, que se utiliza en la fabricación de productos cárnicos, alimentos infantiles, productos de panadería, etc.

261

Capítulo 2.7.


13. Resumen  El consumo de verduras frescas es una de las pautas más claramente recomendadas en alimentación humana por el aporte de nutrientes esenciales, así como de ciertos componentes que reportan bienestar fisiológico y la prevención de posibles trastornos patológicos en el futuro. Por ello, es necesario conocer su composición nutricional. El CAE define como “hortaliza” a cualquier planta herbácea hortícola que se puede utilizar como alimento, ya sea en crudo o cocinada. La denominación de “verdura” distingue a un grupo de hortalizas en las que la parte comestible está constituida por sus órganos verdes (hojas, tallos o inflorescencias). Dentro de esta definición se incluye un número de vegetales que hacen difícil su valoración global desde el punto de vista químico y nutritivo.  Este Capítulo se centra en conocer la composición nutritiva de dichos vegetales, destacando los aspectos más importantes. En términos generales, las hortalizas, como fuente de macronutrientes (proteínas, grasa e hidratos de carbono), son limitadas, aunque existen algunas excepciones. Su principal valor nutritivo deriva de su contenido en micronutrientes (vitaminas y minerales), y en hidratos de carbono complejos difíciles de digerir (fibra de la dieta), que, aunque tienen muy poco valor nutritivo, son importantes para la función intestinal.  Otros aspectos que se describen hacen referencia a la calidad tanto comercial como sensorial. A estos aspectos hay que sumar los tratamientos culinarios, así como los procesos tecnológicos a los que habitualmente se someten las hortalizas, que provocan pérdidas de nutrientes, principalmente por dos vías: por un lado, por la disolución en el agua de cocción de los compuestos químicos hidrosolubles, como algunas vitaminas, minerales, azúcares sencillos, algunas sustancias nitrogenadas y pigmentos hidrosolubles. La otra vía de pérdida de nutrientes la constituye la inactivación o destrucción, fundamentalmente de vitaminas.  Las legumbres constituyen un importante ingrediente de la dieta mediterránea, ya que son una fuente excepcional de proteínas, fibra dietética, hidratos de carbono de digestión lenta y vitaminas del grupo B. Aportan a la dieta una gran cantidad de proteínas, aunque, debido a que su valor bio-

262

lógico está ligeramente disminuido con respecto a la proteína de origen animal, es recomendable combinar su consumo con alimentos que puedan complementar su calidad proteica, por ejemplo, con los cereales.  La presencia de fibra dietética y de hidratos de carbono de digestión lenta e indigestibles hacen de las legumbres un alimento excelente para incluir en dietas de personas que deben controlar los niveles de glucosa posprandial, como es el caso de los diabéticos. Además, el interés que ha despertado en nutrición el estudio de compuestos bioactivos y, en concreto, de los compuestos fenólicos, ha puesto de manifiesto la presencia de estos componentes en las legumbres, hecho que contribuye a mantener una actividad antioxidante en las mismas. Hay que destacar los fitoestrógenos y, en concreto, las isoflavonas, ya que su inclusión en la dieta reporta al individuo una amplia variedad de efectos fisiológicos beneficiosos.  No obstante, se debe conocer que las legumbres presentan un grupo amplio de sustancias tóxicas naturales que interfieren en la absorción y el metabolismo de determinados nutrientes (minerales, proteínas e hidratos de carbono), que pueden ser tóxicos para el hombre por sus efectos en el organismo (glucósidos cianógenos, hemaglutininas, sustancias latíricas, etc.), o bien pueden presentar alergenos responsables de cuadros de alergias alimentarias tras su consumo.  Los especialistas en nutrición, dietistas y personal sanitario deben conocer qué efecto tiene el procesado tecnológico y culinario de las leguminosas sobre los macronutrientes y micronutrientes, así como sobre las sustancias tóxicas, con el objetivo de determinar las características de las legumbres y de sus distintos derivados, que se incluyen en la dieta.


14. Bibliografía Amadó R, Abt B, Bravo L, Goñi I, Saura-Calixto F. Bioactive compounds in plant foods. Health effects and perspectives for the food industry. Cost Action 916. Office for Official Publications of the European Communities. Luxemburgo, 2002. Libro que publica los resúmenes de los trabajos de investigación presentados en una de las reuniones científicas de la Action Cost-916. Destaca la publicación de trabajos de investigación sobre el contenido de compuestos fenólicos en las legumbres. Aykroyd WR, Doughty J. Las leguminosas en la nutrición humana. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación. Roma, 1982. Texto que recoge, de forma pormenorizada, la importancia de las leguminosas en la nutrición humana, aportando información sobre su composición, valor nutritivo y formas de elaboración y preparación culinaria.

Belitz HD, Grosch W. Legumbres. En: Química de los Alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza, 1997: 825-60 y 797-824. Libro clásico de química de los alimentos. El capítulo de legumbres muestra una información detallada sobre la química de los componentes mayoritarios que se pueden encontrar en las hortalizas y legumbres. Deleuza Isasi P (ed.). Código Alimentario Español. Tecnos. Madrid, 1997. Es el texto fundamental y básico para conocer la definición legal de todos los términos relativos a la descripción de los alimentos de origen vegetal como los tratados en este Capítulo. A ello se añaden disposiciones complementarias relativas a las siguientes materias: comisión interministerial para la ordenación alimentaria; información en materia de normas de la Unión Europea; registro sanitario de alimentos; normas de higiene de los productos alimenticios; etiquetado y publicidad; marcado de precios; contenido efectivo de los envases; comercio minorista; control oficial; infracciones y sanciones; seguridad general de los productos; defensa de los consumidores y usuarios; nuevos alimentos y productos con organismos modificados genéticamente; seguridad alimentaria. Jackson FW. Food allergy. International Life Sciences Institute. ILSI Europe Press. Bruselas, 2003. Informe actualizado publicado por el Instituto Internacional de Ciencias de la Vida, que recoge la importancia de las alergias alimentarias, los alimentos considerados alergénicos y las actuaciones a seguir en materia de seguridad alimentaria y alergenicidad. Matthews RH. Legumes. Chemistry, technology and human nutrition. Marcel Dekker, Inc. New York, 1989. Este libro fue escrito para proporcionar una información extensa y comprensiva sobre la química, la tecnología de

producción, el procesado y las propiedades de distintas leguminosas y productos derivados. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Norma de calidad para frutas y hortalizas. Madrid, 1992. Texto recopilatorio de las normas de calidad básicas de las hortalizas de consumo habitual. Pelt JM. Historia y ciencia de las hortalizas. Ediciones Celeste. Madrid, 1994. Libro de cultura general sobre la historia de las hortalizas y su adaptación como planta silvestre a la alimentación humana. También se tratan ciertos aspectos científicos importantes de estos vegetales. Periago MJ, Martínez MC, Ros G, López G, Ortuño J, Rodrigo J, Rincón F. Influencia del inhibidor de la tripsina y el ácido fítico sobre la digestibilidad in vitro de la proteína en legumbres de la dieta mediterránea. Alimentaria 1997; septiembre: 113-7. Estudio del valor nutritivo de la proteína de distintas legumbres, evaluando el contenido en proteína verdadera, la digestibilidad de la proteína y la presencia de antinutrientes que pueden interferir en la utilización proteica. Periago MJ, Ros G, Casas JL. Non-starch polysaccarides, in vitro starch digestibility of raw and cooked chick peas. J Food Sci 1997; 62: 93-6. Trabajo que aporta información de gran interés acerca del efecto del tratamiento térmico sobre la digestibilidad del almidón y sobre sus distintas fracciones, mostrando la importancia de las legumbres como fuente dietética de hidratos de carbono de digestión lenta. Periago MJ, Ros G, Martínez MC, Rincón F. El contenido de nitrógeno no proteico en legumbres de la dieta mediterránea como factor limitante de su valor nutritivo. Alimentaria 1992; julio-agosto: 51- 4. Trabajo de investigación que estudia el contenido de nitrógeno no proteico en distintas legumbres consumidas en España, valorando las diferencias entre la proteína total y la proteína bruta. Romojaro F, Riquelme F, Petrel M.ª T, Martínez G, Serranos M.ª, Martínez C, et al. Nuevas tecnologías de conservación de frutas y hortalizas: atmósferas modificadas. MundiPrensa, 1996. En este libro se presentan los resultados obtenidos en el Proyecto ECLAIR, sobre la mejora de las aptitudes de almacenamiento de frutas frescas, a través del control biotecnológico y técnico del etileno. Las técnicas experimentadas permiten retrasar la maduración de los frutos.

15. Enlaces web  www.fao.org

 www.5aldia.com/v_5aldia

 www.legumechef.com/mapaeua_sp.htm#

 www.eufic.org

263

2.8. Frutas y productos derivados

Pedro Abellán Ballesta Manuel Ángel Palazón García

Capítulo 2.8. Frutas y productos derivados 1. Introducción 2. Calidad nutricional: propiedades y clasificación de las frutas 2.1. Definición y clasificación 2.2. Las frutas: características generales 2.3. Descripción general de algunas frutas 2.3.1. Albaricoque (Prunus armeniaca) 2.3.2. Ciruela (Prunus domestica) 2.3.3. Manzana (Pyrus malus) 2.3.4. Melocotón (Prunus persica) 2.3.5. Pera (Pyrus communis) 2.3.6. Fresa y fresón (Fragaria vesca var. hortensis) 2.3.7. Naranja (Citrus sinensis) 2.3.8. Plátano (Musa cavendishii) 2.3.9. Piña [Ananas sativus (Lindl) Schult] 2.3.10. Limón (Citrus limonum) 3. Conservación de las frutas 4. Situación actual de la alimentación y nuevas tendencias de consumo 4.1. Productos de cuarta gama 4.2. Productos de quinta gama 5. Productos derivados de las frutas 5.1. Conservas de frutas 5.2. Confituras y mermeladas 5.3. Zumos de frutas 5.4. Las frutas en la alimentación infantil 6. Composición nutricional de las frutas y productos derivados 6.1. Hidratos de carbono 6.2. Minerales, electrólitos y elementos traza 6.3. Fibra soluble 6.4. Fitonutrientes

6.4.1. Carotenoides 6.4.2. Polifenoles 6.5. Vitaminas 7. Las frutas en la dieta y su efecto sobre la salud 7.1. Importancia del consumo de frutas 7.2. Frutas y cardiopatías 7.3. Frutas y cáncer 7.4. Frutas y diabetes tipo 2 7.5. Frutas y obesidad 7.6. La promoción del consumo de frutas y verduras 8. Resumen 9. Bibliografía 10. Enlaces web

Objetivos n Identificar los cambios en los hábitos alimenticios que han tenido lugar en los últimos años y su relación con los factores socioeconómicos. n Conocer la situación actual de la población española en cuanto al consumo de frutas y las razones que lo justifican. n Describir las diferentes clasificaciones de las frutas, en función de su aspecto, composición, forma y características botánicas. n Explicar las principales transformaciones que tienen lugar en las frutas a causa de la maduración y los factores responsables de las mismas. n Recordar las características generales, variedades y propiedades de las frutas usualmente consumidas. n Conocer las nuevas tendencias de consumo y las principales ventajas que aportan los productos de cuarta y quinta gama. n Expresar las principales características que definen los productos derivados de las frutas: conservas, confituras, mermeladas y zumos. n Reconocer las ventajas que aporta una dieta rica en frutas en relación con la salud. n Exponer distintas evidencias sobre la correlación negativa entre consumo de frutas y riesgo de padecer determinadas enfermedades. n Describir las principales actuaciones institucionales en relación con el fomento del consumo de frutas.

1. Introducción

A

ntiguamente el ser humano se alimentaba de formas muy diversas. La base de la alimentación la constituían los cereales. Las necesidades de carne se satisfacían a través de la caza y la pesca o mediante la cría de ganado. En los países del trópico, se consumían preferentemente grasas vegetales, y en los países árticos, grasas animales. El consumo de fruta dependía de la región y de la estación del año en que se vivía. La vid fue introducida en Iberia por los púnicos hacia el siglo VI a.C., extendiéndose rápidamente su cultivo. En las provincias de la Bética y Edetania se producían higos, que eran exportados a otros territorios, y otros frutos, como cerezas y peras. La mayoría de las frutas que consumían los romanos eran las mismas que se comercializan actualmente. Las uvas, frescas o desecadas, eran uno de sus postres favoritos, siendo también muy apreciadas las ciruelas y cerezas. Los romanos, que las difundieron durante sus campañas militares, conocían ya unas 300 variedades de ciruelas. Las naranjas y mandarinas, procedentes de China, se incorporaron en etapas posteriores. La cultura árabe contribuyó a la modernización de la agricultura y a la difusión de muchos frutales procedentes de Oriente. Los árabes apreciaban especialmente los frutos cítricos, extendiendo su cultivo a lo largo de toda la costa mediterránea. Un cambio importante, dentro de nuestro ámbito cultural tuvo lugar con el descubrimiento de América, a partir de lo cual se conocieron nuevas plantas alimenticias. En la corte de Felipe II eran muy apreciadas las frutas, especialmente los melones y las fresas. Al limón se le consideraba, desde muy antiguo, como antídoto para muchos venenos. En 1754 un médico naval escocés probó que el escorbuto podía ser tratado y prevenido mediante el uso de zumo de naranja o de limón. Sin embargo, fue en 1932 cuando se identificó la vitamina C (ácido ascórbico) como el agente curativo del escorbuto. Desde la Antigüedad, el hombre había aprendido a conservar los alimentos (congelación, ahumado, secado, fermentación, salazón), pero fue en 1809 (aunque algunos autores lo sitúan en 1795) cuando el pastelero francés Nicolas Appert dio a conocer el método para la conservación de alimentos, por medio de la aplicación de calor en envases herméticos de cristal. Ello facilitó el consumo de frutas y otros alimentos, sobre todo en épocas en que éstos no se encontraban disponibles. El progreso técnico, el rápido desarrollo industrial y la formación de grandes núcleos de población produjeron, sin duda, importantes adelantos que facilitaron el modo de vida, pero también trajeron consigo cambios no menos importantes en los hábitos alimenticios. Así, en la primera mitad del siglo XX, se llegó a un modo de alimentación en el que predominaban, sobre todo, el pan blanco, la grasa animal, las patatas, pocas legumbres 269

Capítulo 2.8.

Frutas y productos derivados

y frutas frescas, y abundante empleo de sal. Esta forma de vida y de alimentación ha sido el origen de muchas enfermedades generalizadas y de sus graves consecuencias,dado el efecto perjudicial sobre el organismo humano de la insuficiencia de minerales y vitaminas que caracterizaba a este tipo de alimentación. En los últimos años, los hábitos de consumo en los países desarrollados han evolucionado como consecuencia de los cambios socioeconómicos que han tenido lugar: éxodo rural y concentración demográfica, incorporación de la mujer al trabajo, mayor renta disponible, preocupación por la nutrición y la salud, globalización del comercio, etc. Todo ello ha provocado profundos cambios en la cadena de producción de alimentos, así como en la oferta disponible. Aunque la posición actual de la sociedad europea, en lo que a comportamientos alimentarios se refiere, es poco homogénea, la preocupación por la salud y la seguridad alimentaria ha potenciado la oferta de alimentos en fresco (carnes, pescados, frutas y verduras), siendo la estrategia de gran parte de la distribución la de convertirse en garantes de la seguridad alimentaria y de la confianza del consumidor. Como consecuencia de todo ello, se están imponiendo rápidamente las normas de calidad (AENOR, EUREP), constituyendo la trazabilidad de los productos un importante reclamo para ganarse la confianza del consumidor. Hoy día, los modernos métodos de conservación, la mejora genética, el gran dinamismo varietal existente dentro de los frutales y la amplia gama de presentaciones disponible en el mercado -frutas frescas, desecadas, en conserva (macedonias, cócteles, ensaladas), mermeladas, confituras, compotas, así como productos de cuarta y quinta gama- están facilitando, sin duda, el consumo de frutas durante todo el año, especialmente en las épocas en que éstas no están disponibles en el mercado en fresco. Actualmente, se dispone de evidencias científicas cada vez más sólidas acerca de los efectos positivos del consumo de frutas sobre la salud. Aunque los mecanismos por los que se ejerce esta beneficiosa acción no están totalmente aclarados, sí existe un consenso, en el sentido de que los compuestos característicos de las frutas actúan, bien por sí solos o bien interaccionando con otros compuestos de la dieta, de manera positiva en la prevención de ciertas enfermedades típicas de nuestra sociedad.

270

2. Calidad nutricional: propiedades y clasificación de las frutas Las frutas constituyen un grupo de alimentos indispensable para nuestra salud, aportando fibra, vitaminas, minerales y sustancias de acción antioxidante. Son, junto con las verduras y hortalizas, casi fuente exclusiva de vitamina C. A excepción de la vitamina D, que se puede sintetizar en la piel con la exposición al sol, y las vitaminas K, B1, B12 y ácido fólico, que se forman en pequeñas cantidades en la microbiota intestinal, el resto deben ser aportadas a través de la alimentación, de ahí la importancia de seguir una dieta equilibrada y abundante en productos frescos y naturales para disponer de todas las vitaminas necesarias. En las frutas, el contenido en hidratos de carbono es más elevado que en las verduras, lo que las convierte en alimentos más energéticos. Si se tiene en cuenta: • Que los glúcidos deben aportar, al menos, un 55-65% de las calorías totales ingeridas -Organización de la ONU para la Agricultura y la Alimentación (FAO)/Organización Mundial de la Salud (OMS). Roma, 2003. • Que los organismos y expertos en Nutrición recomiendan aumentar el consumo de frutas. • Que estudios llevados a cabo en España sobre la calidad de nuestra dieta han concluido que el aporte de hidratos de carbono es insuficiente, se obtiene una idea de la importancia de la fruta para llevar una dieta equilibrada y de la necesidad de potenciar su consumo, en aras de conseguir unas pautas dietéticas más saludables. Los datos actuales sobre consumo alimentario indican una disminución en el consumo de frutas frescas, especialmente en la población infantil y juvenil. Ello indica que sería necesario adecuar las guías dietéticas, en cuanto al número de raciones recomendadas, para estas edades. En las personas de edad avanzada debe tenerse en cuenta la disminución de las necesidades energéticas del organismo, una de cuyas posibles consecuencias, a la larga, es la obesidad, considerada como factor de riesgo en el desarrollo de algunas enfermedades. Estas transformaciones, unidas a otros cambios en los hábitos sociales, determinan las preferencias de consumo por ciertos alimentos, haciendo que la dieta no sea variada y, por tanto, que el aporte de minerales y vitaminas sea insuficiente; de ahí que

P. Abellán Ballesta | M.Á. Palazón García

las frutas y verduras constituyan un recurso fundamental en la alimentación de las personas de avanzada edad. Las frutas aportan pocas calorías y gran cantidad de agua, por lo que contribuyen a controlar la ingesta calórica y la hidratación. Además, constituyen la principal fuente de fibra en la dieta, contribuyendo a mejorar el tránsito intestinal y la absorción de azúcares. Según el Panel de Consumo elaborado por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPA), en los últimos 7 años se viene observando un aumento constante de productos considerados como componentes principales de la dieta mediterránea (frutas, verduras, legumbres, pescado, vino y aceite de oliva). Sin embargo, la dieta de los españoles es deficitaria en hidratos de carbono, y demasiado alta en proteínas y grasas. Ello es debido, según los expertos, al cambio de los hábitos de consumo, derivado de factores tales como la incorporación de la mujer al mundo laboral, la mayor renta disponible, la importancia de las comidas de trabajo o la tendencia a comprar productos de calidad diferenciada. Según el MAPA, la evolución de costumbres hace que se consuman productos ya elaborados, listos para consumir, como platos precocinados, verduras congeladas y conservas de frutas, comenzando a adquirir cada vez más importancia los productos de cuarta y quinta gama.

2.1. Definición y clasificación Las frutas son alimentos vegetales que pueden consumirse en fresco, desecados, cocidos o en conserva. De acuerdo con el Código Alimentario Español, la denominación genérica de frutas comprende el fruto, la inflorescencia, la semilla o partes carnosas de órganos florales que hayan alcanzado un grado adecuado de madurez y sean adecuadas al consumo humano. En Botánica, se define el fruto como el ovario fecundado y maduro de los vegetales, desarrollado a partir de una flor, y consta de las semillas y el pericarpio. Los frutos pueden ser secos o carnosos. Los verdaderos frutos nacen del pistilo de la flor. Cuando proceden de cualquier otra parte, se produce un fruto falso, caso de la fresa o el higo, que proceden del receptáculo floral. Según su aspecto externo, las frutas se pueden clasificar en:

a) Frutos frescos (75-95% de agua): aquellos que se consumen sin preparación previa y, normalmente, después de su recogida. b) Frutos secos (20% de agua): grupo formado, entre otros, por la almendra, la avellana, la nuez y la castaña. c) Frutos desecados: se obtienen a partir de los frutos frescos, tras sufrir un proceso de deshidratación. Los más representativos de este grupo son el melocotón, el albaricoque, el higo y la pasa. Estos frutos, por su bajo contenido en agua, permiten un almacenamiento prolongado. Contienen un elevado contenido de hidratos de carbono (50-70%) y, en general, son pobres en vitamina C, y ricos en hierro y potasio. Si se atiende a la composición nutricional, su clasificación podría ser la siguiente: a) Frutas frescas acuosas: • Frutas ácidas: naranja, limón, mandarina, pomelo. • Bayas: fresa, frambuesa, grosella. b) Frutas azucaradas: • Frutas de pepita: manzana, pera, uva. • Frutas de hueso: albaricoque, melocotón, ciruela. c) Frutos amiláceos: castaña. d) Frutos oleaginosos: almendra, nuez, avellana, aguacate, oliva. e) Frutas tropicales o exóticas: plátano, mango, kiwi. f) Frutos secos: higo, dátil. Según la forma que adopten, se pueden clasificar, entre otros tipos, en: • Cápsulas. • Vainas. • Aquenios. • Drupas. • Bayas. Desde un punto de vista botánico, se pueden clasificar en: a) Frutos carnosos (derivados de una sola flor): • Drupa: albaricoque, ciruela, melocotón. • Baya: uva, arándano. • Hesperidio: naranja, limón, mandarina. • Pepónide: melón, sandía. • Heterio o pseudocarpo: fresa. • Pomo: manzana. b) Frutos carnosos compuestos (derivados de una inflorescencia): • Sorosis: mora. • Sicono: higo. • Cenocarpo: piña tropical.

271

Capítulo 2.8.


c) Frutos secos dehiscentes: guisante. d) Frutos secos indehiscentes: nuez.

2.2. Las frutas: características generales Las características organolépticas y nutricionales de las frutas dependen de un gran número de factores: especie y variedad, condiciones de cultivo, estado de maduración, tratamientos fitosanitarios, condiciones y duración del almacenamiento, etc. La elección de estos factores viene dada por consideraciones de tipo agronómico y económico, pero también por razones de tecnología alimentaria. No cabe duda de que su destino final, consumo en fresco, desecado o en conserva, resulta determinante. Así, las frutas destinadas a la elaboración de conservas, como “frutas en almíbar”, se recolectan en un estado de madurez que permita soportar el tratamiento térmico de la pasteurización sin ablandarse demasiado; para confituras y mermeladas se buscan, especialmente, el aroma y el color óptimos; el contenido en azúcares resulta fundamental en la elaboración de concentrados y bebidas alcohólicas. El proceso de maduración de las frutas, tanto si tiene lugar en el árbol como después de la recolección, está ligado a una serie de complejos procesos de transformación de sus componentes, produciéndose cambios en el sabor, aroma, color y textura. Las transformaciones más importantes que tienen lugar en las frutas a causa de su maduración son: • Degradación de la clorofila, que deja al descubierto otros pigmentos, y síntesis de otros colorantes. • Degradación de las sustancias pécticas, responsables de la estructura, con el consiguiente ablandamiento del fruto. • Transformación del almidón y hemicelulosas en azúcares, y disminución de la acidez, dando lugar al equilibrado y suave sabor de los frutos maduros. • Aparición de compuestos volátiles, que proporcionan el aroma característico de los frutos. • Síntesis de etileno, compuesto gaseoso que acelera los procesos de maduración.

272

Estos cambios pueden seguir evolucionando hasta producirse el deterioro del fruto. Por ello, la regulación de la maduración es muy importante para el almacenamiento y comercialización de las frutas. El aroma y sabor de las frutas depende de la relación del contenido en azúcares y ácidos, del contenido en taninos (astringentes) y de la presencia de sustancias aromáticas (aldehídos, cetonas, alcoholes, ésteres, terpenos, etc.). Los pigmentos más característicos responsables del color pertenecen a tres grupos: clorofilas, verdes y liposolubles, carotenoides (β-caroteno, licopeno), amarillos o anaranjados, también liposolubles, y antocianinas, rojas o azules e hidrosolubles. La textura de las frutas es la resultante de los componentes estructurales. Las microfibrillas de celulosa y diversas hemicelulosas, xilanos y ligninas son responsables de la rigidez característica de las frutas. La turgencia, que les confiere su firmeza y suculencia, depende del agua retenida por ósmosis en las células, y que puede constituir hasta el 90% del peso del tejido. La permeabilidad de las membranas celulares, y por tanto la textura, se modifica por la maduración, el almacenamiento o el procesado. Con el fin de evaluar el grado de maduración de las frutas, se utilizan distintos índices. Los indicadores de calidad físico-químicos más utilizados son: • Firmeza: se trata de una técnica sencilla y rápida. Consiste en la medición de la firmeza de la pulpa (directamente relacionada con la madurez de la muestra), normalmente expresada en libras o kilogramos, con un aparato denominado penetrómetro. Se utiliza para determinar el grado de maduración de peras, manzanas y melocotones. • Sólidos solubles: teniendo en cuenta que los azúcares son el componente mayoritario de las frutas, la medición del contenido en sólidos solubles mediante refractometría es un indicador del contenido en azúcares de la muestra de fruta exprimida. La técnica requiere un instrumento muy sencillo (refractómetro) y el resultado de la medición se expresa en grados Brix. • Acidez: consiste en la medición de la acidez total de la fruta exprimida mediante una disolución de hidróxido sódico (NaOH) 0,1 N hasta pH = 8,1. Se trata, al igual que la determinación del grado Brix, de un procedimiento rápido y sencillo para el que sólo se requiere una bureta y un


pHmetro. El resultado se expresa en tanto por ciento del ácido orgánico mayoritario presente (cítrico, málico, etc.). • Índice de madurez: es el cociente entre el grado Brix y la acidez. Existe un intervalo que determina cuál es el índice óptimo para los diferentes frutos. • Color: se evalúa mediante la medición de los parámetros L*, a* y b* del espacio CIELAB. Para ello, se utiliza un aparato denominado colorímetro. El índice fotométrico L* indica la luminosidad (L* = 100: blanco; L* = 0: negro) y los parámetros a* y b* expresan la cromacidad: a* (+a*: rojo; -a*: verde); b* (+b*: amarillo; -b*: azul). La combinación de estos índices nos permite relacionar los resultados obtenidos con el color óptimo del fruto maduro y, por lo tanto, con el grado de madurez del mismo. • Contenido en almidón: durante el proceso de maduración el almidón se va transformando en azúcares. La utilización de yodo, que reacciona con el almidón formando un color negro, permite visualizar las zonas en las que todavía existe almidón. Como esta pauta de transformación es característica para cada variedad, la comparación del resultado obtenido con diferentes escalas permite conocer el grado de maduración del fruto. Existe un grupo de frutas (manzana, pera, plátano, melocotón, albaricoque, aguacate...) que presentan un aumento transitorio de la actividad respiratoria y que, en general, coincide con los principales cambios físico-químicos característicos de la maduración: son las llamadas frutas climatéricas. Esta “subida” o “pico climatérico” puede surgir en la planta o después de la cosecha. Habitualmente se recolectan en estado preclimatérico y se almacenan en condiciones controladas, de forma que la maduración no tenga lugar hasta el momento de su comercialización. Con ello, se evita que se produzcan pérdidas, ya que el periodo de conservación de la fruta suele ser relativamente corto. En un segundo grupo, se encuentran las frutas no climatéricas (naranja, mandarina, limón, piña, uva, cereza, fresa...), en las que la respiración progresa más lentamente y no presentan cambios bruscos en su aspecto y composición. La recolección se efectúa después de la maduración, ya que si se realiza cuando están verdes luego no maduran.

La Tabla 1 muestra algunas características generales relacionadas con la composición química de varias frutas.

2.3. Descripción general de algunas frutas Se describen, a continuación, las características generales, variedades más conocidas, propiedades y principales zonas productoras de algunas frutas que se han seleccionado por su importancia comercial, por su fácil disponibilidad o por sus reconocidas propiedades nutritivas.

2.3.1. Albaricoque (Prunus armeniaca) Originario de China, el cultivo del albaricoque se remonta hacia el año 3000 a.C. La denominación latina Prunus armeniaca se basa en la creencia errónea de que los romanos lo introdujeron en Europa vía Armenia. El albaricoque es el fruto del albaricoquero, árbol de la familia de las Rosáceas, que puede pasar de los 6 m de altura, encontrándose distribuido en regiones templadas de todo el mundo. El fruto es una drupa redondeada, de color amarillo, teñida de rojo en la parte expuesta al sol, recubierto de una piel aterciopelada y con un surco característico. Su tamaño depende de la variedad (35-55 mm) y posee una pulpa más o menos adherida al hueso, jugosa, aromática y de exquisito sabor dulce cuando está maduro. Entre las variedades más conocidas figuran: • Búlida: variedad española de frutos grandes, de piel amarilla anaranjada, de carne jugosa, dulce y aromática. Es de fácil conservación y muy apreciado para la industria conservera. • Canino: variedad española de fruto casi redondo, de tamaño grande y color amarillo intenso. De carne firme y sabor agradable, es de fácil conservación. • Nancy: procedente de Francia, se trata de un fruto de tamaño muy grande, casi esférico, de color amarillo oro, veteado de rojo. La carne es de color cobrizo, aromática, jugosa y dulce. Es de buena conservación y muy apreciada comercialmente.

273

Capítulo 2.8.


Tabla 1. COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA DE ALGUNAS FRUTAS (EN % DEL PESO FRESCO DE LA PORCIÓN COMESTIBLE) Fruta

Extracto seco

Azúcares totales

Ácidos totalesa

Fracción insoluble

Pectinab

Cenizas

pH

Manzana Pera

16,0 17,5

11,1 9,8

0,6 (M) 0,2 (M)

2,1 3,1

0,6 0,5

0,3 0,4

3,3 3,9

Albaricoque Guinda Cereza Melocotón Ciruela

12,6 14,7 18,7 12,9 14,0

6,1 9,4 12,4 8,5 7,8

1,6 (M) 0,7 (M) 0,7 (M) 0,6 (M) 1,5 (M)

1,6 1,6 2,0

1,0 0,3 0,3

0,6

1,3

0,9

3,7 3,4 4,0 3,7 3,3

Zarzamora Fresa Grosella roja Grosella negra Frambuesa Uva

19,1 10,2 16,4 19,7 13,9 17,3

5,0 5,7 5,1 6,3 4,5 14,8

0,6 (C) 0,9 (C) 2,3 (C) 3,2 (C) 1,8 (C) 0,4 (T)

9,2 2,4 5,9 5,9 5,1

0,7 0,5 0,7 1,1 0,4

Naranja Pomelo Limón

13,0 11,4 11,7

7,0 6,7 2,2

0,8 (C) 1,3 (C) 6,0 (C)

Piña Plátano Chirimoya Dátil Higo Guayaba Mango Papaya

15,4 26,4 19 80 22 22 19 11

12,3 18 13 61 16 4,9 14 9

1,1 (C) 0,4 (M) 0,2

1,5 4,6

0,4 (C)

0,9

0,6 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,5 0,5

3,4

0,5 0,4 0,5

3,3 3,3 2,5

0,4 0,8 0,9 1,8

3,4 4,7

3,0 3,3 3,4 3,3

0,6 0,7 0,5 0,6

0,5 0,1

Expresado como ácido málico (M), cítrico (C) o tartárico (T). Expresado como pectinato cálcico. Fuente: Belitz HD, Grosch N. Química de los alimentos, 2ª ed., 1997. a b

• Paviot: fruto de tamaño muy grande, de color anaranjado y rojo. Su carne es amarilla, fina, agradable y aromática. Los frutos son bastante aceptables en cuanto a conservación y transporte y de gran valor comercial. • Moniquí: fruto de gran tamaño, oval y aplastado, de color blanco rosáceo, con pulpa blanquecina, jugosa y muy azucarada. Muy apreciado para mesa. • Otras variedades: Currot, Galta roja, Ginesta, Mitger. Comparado con otros frutos, su aporte energético es bajo. Destaca por su contenido en fibra y β-caroteno, aunque es rico en elementos como el potasio y, en menor proporción, magnesio y calcio.

274

Actualmente, el albaricoque se produce en países como Turquía, Grecia, España, Estados Unidos, Sudáfrica y Nueva Zelanda. España es un importante productor, iniciándose su cultivo en la cuenca mediterránea.

2.3.2. Ciruela (Prunus domestica) Las ciruelas son originarias del Cáucaso, Anatolia (Turquía) y Persia (Irán). La ciruela es el fruto del ciruelo, árbol de la familia de las Rosáceas que puede alcanzar una altura máxima de 6 m y crece


en regiones templadas de todo el mundo. En función del color de su piel, las ciruelas se clasifican en: amarillas, rojas, negras y verdes. El fruto es una drupa redondeada u oval, recubierto de una cera blanquecina (pruina). Su tamaño oscila desde los 35 a los 55 mm. Dependiendo de la variedad, presenta distintos sabores: desde sabores entre ácidos y dulces a otros más aromáticos. Las variedades más conocidas en nuestro país son: • Golden Japan (Japonesa): fruto de piel amarilla, brillante, gruesa y resistente. De carne muy jugosa y extremadamente dulce, el fruto es muy resistente al transporte. • Santa Rosa: fruto de tamaño grande, redondeado y acorazonado. Piel de color rojo intenso. Su carne, amarillo ámbar, es muy jugosa, dulce y aromática. Es una variedad en claro retroceso en nuestro país, dado que es muy delicada para su manipulación y transporte. • Reina Claudia Verde: fruto casi medio redondeado, de color verde oscuro, con pulpa de color verde pálido, muy fina y jugosa. Excelente como fruta de mesa o para la elaboración de conservas, mermeladas, confituras y compotas. • Otras variedades: Reina Claudia de Oullins, Laetitia, Metley, Red Beauty, Black Beauty, Black Gold. En la composición nutricional de las ciruelas resalta, entre los hidratos de carbono, la presencia de sorbitol, de leve acción laxante. El aporte de vitaminas no es relevante, aunque posee un moderado contenido en provitamina A y vitamina E. Destaca su contenido en potasio, antocianos y ácido málico. Es conocida su acción laxante, debido al sorbitol y a derivados de la hifroxifenilxantina, sustancias que estimulan la actividad de los músculos del colon. Son importantes países productores de ciruelas Argentina, Chile, Estados Unidos, Italia y España

2.3.3. Manzana (Pyrus malus) Se desconoce su origen exacto. Algunos autores consideran que podría proceder de una especie de manzano silvestre que crece en las regiones montañosas de Asia Media. Esta especie habría originado, hace 15.000 o 20.000 años, las primeras especies cultivadas de manzano. La manzana es el fruto del manzano, árbol de la familia de las Rosáceas que puede alcanzar los 10

m de altura y que se encuentra distribuido por las regiones templadas de todo el mundo. El fruto es un pomo, por lo general de forma ovoide, en cuyo interior se esconden numerosas semillas de color pardo. Su peso suele oscilar entre los 170 y los 250 g. La piel puede presentar distintos colores: verde, rojo, amarillo o bicolor. La manzana es una de las frutas dulces de mayor difusión a escala mundial. Aunque existen más de 1.000 variedades en todo el mundo, apenas se comercializa una docena. Las más conocidas a nivel comercial son. • Golden Delicious: variedad de origen americano de fruto grande y color amarillo dorado. Su piel es amarilla verdosa con pequeños puntos oscuros (lenticelas). Es una de las más cultivadas en todo el mundo. Su carne, blanca amarillenta, es jugosa, aromática, dulce y muy sabrosa. • Starking: variedad americana de fruto grande, de piel brillante con estrías rojas y verdosas. Su carne es blanca amarillenta, crujiente y de sabor dulce y agradable. • Granny Smith: variedad de origen australiano que compite en el mercado con la Golden Delicious. Su piel es de color verde intenso con numerosas lenticelas de color blanquecino. El fruto es casi esférico, de carne blanca, jugosa y ligeramente ácida. • Otras variedades: Red Delicious, Reineta, Verde Doncella, Royal, Belleza de Roma, Golden Supreme. Por su elevado contenido en agua, la manzana es una fruta muy refrescante. Los azúcares, entre los que destaca la fructosa, son los nutrientes más abundantes. Es una fuente discreta de vitaminas C y E, y es rica en fibra y potasio. Se le atribuyen extraordinarias propiedades dietéticas debido, en gran medida, a su contenido en compuestos fitoquímicos, especialmente flavonoides. Son importantes países productores China, Estados Unidos, Alemania, Italia, Polonia y Francia.

2.3.4. Melocotón (Prunus persica) El melocotón es originario de China, donde su cultivo se remonta a 3.000 años atrás. Probablemente, fueron llevados a Persia a través de las rutas comerciales, llegando a ser conocidos allí como la fruta pérsica, de ahí el nombre persica. Hacia el año 330 a.C. llegaron a Grecia y durante

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Capítulo 2.8.


la Edad Media su cultivo se extendió por toda Europa. El melocotón es el fruto del melocotonero, árbol de la familia de las Rosáceas, que puede alcanzar los 6 m de altura y se encuentra distribuido por las regiones templadas de todo el mundo. Existen cientos de variedades que se han agrupado en cinco familias. Las nectarinas y las paraguayas son de las más conocidas en el mercado español. El fruto es una drupa redondeada de gran tamaño. La nectarina tiene forma globosa, y la paraguaya, redonda y aplastada. El calibre del melocotón puede oscilar, según la variedad, desde los 55 hasta los 85 mm. La piel del melocotón es lisa y aterciopelada, de color rojo, rosa o amarillo anaranjado, según la variedad. Su sabor es dulce, aunque cambia de una variedad a otra. Los melocotones de carne blanda, con pulpa sin adherencia al endocarpo, se destinan para consumo en fresco. Los de carne dura, con pulpa fuertemente adherida, se utilizan tanto para consumo de mesa como para la industria. El melocotonero es la especie de mayor dinamismo varietal dentro de los frutales, apareciendo cada año numerosas novedades en el mercado. Algunas de las variedades más conocidas son: • De pulpa blanca: dentro de las europeas se encuentran las de tipo clásico (escasa coloración rosa o rojiza, buena calidad gustativa y apreciable aroma); y las de tipo moderno (mejora en la coloración y pulpa más fibrosa). Las variedades americanas destacan por su vistosidad y gran atractivo. Dentro de las variedades de pulpa blanca se pueden citar: María Blanca, Large White, Iris Roso o Alexandra. • De pulpa amarilla: se engloban los frutos que tienen la piel con vello y cuya pulpa está total o parcialmente prendida al hueso. Destacan, entre otras: Springcrest, Spring Lady, Royal Glory, Maycrest, Redhaven, Rich Lady. • Tipo pavía: se trata de variedades de pulpa dura o semidura adherida al hueso, algunas de ellas muy apreciadas para su utilización industrial. Destacan, dentro de este tipo, las variedades Andross, Catherina, Everts, Romea, Carson o Sudanell. El melocotón no es de las frutas que más hidratos de carbono y energía aportan, a pesar de su sabor dulce. Destaca su contenido en fibra y potasio y, en menor medida, el magnesio. Contiene,

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en cantidades discretas, vitaminas hidrosolubles y, en mayor cantidad, provitamina A. Actualmente, son países productores China, Italia, Estados Unidos, España y Grecia, entre otros. Las principales zonas productoras españolas son: Murcia, Extremadura, Cataluña, Aragón, Valencia y algunas zonas de Andalucía.

2.3.5. Pera (Pyrus communis) La pera es una fruta originaria de Europa Oriental y de Asia Occidental, donde se cultiva desde hace más de 3.000 años. Al parecer, se trata de una especie que procede, a su vez, de las especies Pyrus nivalis y Pyrus caucasica, comenzándose a cultivar en la zona oriental de Europa. La pera es el fruto del peral, árbol de la familia de las Rosáceas, que puede llegar hasta los 20 m de altura y se encuentra distribuido por regiones templadas de todo el mundo. La pera es un pomo con forma redondeada y estrechado en la base. Contiene cinco celdillas con una o dos semillas cada una. Su peso aproximado es de 170 g. La piel es más o menos lisa, de color verde, que se torna pardusca o amarillenta al madurar. La pulpa es dura y muy ácida o astringente, ablandándose y endulzándose con la madurez. Las variedades más destacables son: • Buen cristiano William’s: fruto grande, de base ancha, irregular, de piel de color amarillo limón. Su carne es blanca, jugosa, dulce y aromática. Muy apreciada para la industria conservera. • Limonera: fruto grueso, de forma un poco irregular y abollada. De piel lisa amarilla con punteado, se tiñe de rojo carmín por la acción del sol. Su carne es blanca, fina, jugosa, dulce y aromática. • Barlett: tiene forma de campana, con un color amarillo brillante cuando está madura. La pulpa es blanca, carnosa y muy suave. Ideal para consumo en fresco o industrial. • Blanca de Aranjuez (Blanquilla): fruto de tamaño regular, de piel fina, lisa, brillante y verdosa. La pulpa es blanca y muy jugosa, con corazón muy pequeño. • Otras variedades: Buena Luisa de Avranches, Anjou, Bosc, Comice, Conferencia. La pera es una de las frutas más sabrosas y suculentas. Destaca su aporte en azúcares, fibra, minerales, sobre todo potasio, y taninos. Dado su


carácter astringente se recomienda en caso de diarreas y otros trastornos digestivos. Los principales países productores son China, España, Estados Unidos e Italia.

2.3.6. Fresa y fresón (Fragaria vesca var. hortensis) La fresa es una fruta silvestre. La que se conoce actualmente fue introducida por los primeros colonos de Virginia (Estados Unidos). Hoy día las más comercializadas son las de cultivo intensivo, que están presentes todo el año en el mercado español. El fresón se considera un tipo de fresa de mayor tamaño, con forma de corazón y de color rojo vivo. Las fresas y fresones crecen en el fresal, planta de la familia de las Rosáceas, que pertenece al género Fragaria. Existen más de 2.000 especies, distribuidas por regiones templadas de todo el mundo. Los fresones más comercializados tienen un calibre comprendido entre los 15 y los 35 mm. Su color va del rojo anaranjado al rojo brillante, según la variedad. Su carne es aromática y jugosa, deshaciéndose fácilmente en la boca y dejando un sabor desde ácido a muy dulce. Se conocen más de 1.000 variedades de fresón, como consecuencia de la gran capacidad de hibridación de esta especie. En la provincia de Huelva la variedad californiana Camarosa ha desplazado totalmente a las europeas, gracias a su mayor productividad, precocidad, calidad y adaptación a las condiciones edafoclimáticas de la zona. El fruto es grande, muy precoz, de color rojo brillante, y de buen sabor y firmeza. Otras variedades destacables son: Oso Grande, de origen californiano, de color rojo anaranjado, con forma de cuña achatada y de buen sabor, Cartuno, Carisma, Irwing, Pájaro, Selva. Las fresas y fresones aportan pocas calorías, destacando su aporte en fibra. Son una fuente importante de vitamina C y ácido cítrico (de acción desinfectante, potencia la acción de la vitamina C), ácido salicílico (de acción antiinflamatoria y anticoagulante), ácido málico, ácido oxálico, potasio y ácido fólico y, en menor proporción, vitamina E.

En España, la provincia de Huelva es la más especializada en el cultivo de fresas y fresones, gozando de gran prestigio internacional. En la actualidad, su producción representa más del 65% de la producción nacional. La comarca del Maresme (Barcelona), Valencia y Extremadura son, también, regiones productoras de fresa. Otros países productores son Italia, Israel y Estados Unidos

2.3.7. Naranja (Citrus sinensis) La naranja dulce es originaria de China. Su cultivo se realiza en el Sur de China desde hace más de 4.000 años, desde donde se extendió por todo el Sudeste asiático. No se sabe con certeza si fueron los cruzados o los mercaderes genoveses quienes la trajeron a Europa. Colón se llevó naranjas a Haití en 1493, desde donde esta fruta se extendió por la parte sur de Norteamérica. La naranja es el fruto del naranjo dulce, árbol perteneciente al género Citrus, de la familia de las Rutáceas. Aunque esta familia comprende más de 1.600 especies, el género Citrus es el más importante de la misma y consta de unas 20 especies con frutos comestibles. El fruto es un hesperidio con forma esférica, más o menos achatado por los polos. Consta de exocarpo (flavedo), donde se encuentran las vesículas que contienen los aceites esenciales, mesocarpo (albedo), de color blanco, y endocarpo (pulpa). Su diámetro varía de los 6 a los 10 cm, y su peso oscila desde los 150 a los 200 g, sin la piel. La pulpa, anaranjada, contiene de 8 a 10 gajos alargados y curvos que proporcionan un jugo de sabor más o menos dulce según la variedad. La mayoría de las variedades han surgido como mutaciones estables. Estas mutaciones son muy frecuentes en cítricos y se estabilizan rápidamente. Pueden considerarse tres tipos varietales: • Navel: frutos de gran tamaño, con un ombligo en la zona opuesta al pedúnculo, fáciles de pelar y sin pepitas. Como frutas de mesa poseen una excelente calidad. Dentro de este grupo se encuentran: Lane Late, de piel fina y acanaladuras longitudinales alrededor del fruto; Navel, de corteza color rojo vivo; Navelate, con ombligo poco prominente, jugosa y muy dulce; Navelina, variedad muy productiva, de sabor dulce; Newhall, de características prácticamente idénticas a la

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Capítulo 2.8.


anterior, aunque alcanza un poco antes el índice de madurez; Washington, variedad de fuerte implantación en España. • Blancas: producen frutos de buena calidad, de formas esféricas achatadas o elipsoidales, de tamaño medio a grande y sin ombligo. Los frutos presentan coloración desde amarillo naranja a naranja intenso. Dentro de este grupo se encuentran: Salustiana, con alto contenido en jugo, dulce e ideal para tomarla en zumo; Valencia Late, la variedad más importante en todo el mundo, con un elevado contenido en zumo, de sabor, en ocasiones, un poco ácido. • Sanguinas: variedades muy productivas, similares a las Blancas, pero se diferencian en que sintetizan pigmentos rojos (antocianinas) en la pulpa y, a veces, en la piel. El zumo posee un sabor especial, que recuerda al de las cerezas o frambuesas. En este grupo se encuentran las variedades: Maltaise, de gran calidad, con frutos de coloración externa naranja o algo rojiza y pulpa poco coloreada, de un sabor dulce característico; Sanguinelli, variedad española muy cultivada antiguamente, de corteza brillante y pigmentada, y pulpa con alto contenido en jugo de color rojizo y sabor dulce característico. • Otras variedades: Navel (Bahianinha, Leng, Ricalate); Blancas (Ambersweet, Hamlin, Pera, Jaffa o Shamouti); Sanguinas (Doble Fina, Moro, Sanguinello). En la composición de esta fruta destaca su escaso valor energético, su elevado contenido en agua y su riqueza en vitamina C, provitamina A, ácido fólico y minerales, como el potasio, el magnesio y el calcio. Contiene, además, ácidos orgánicos, especialmente ácido cítrico, y una cantidad apreciable de fibra. El naranjo es uno de los frutales más extendidos por todo el mundo, siendo los principales países productores Brasil, Estados Unidos, España (Valencia, Murcia, Sevilla), Italia, México, Israel, Argentina y China.

2.3.8. Plátano (Musa cavendishii) El plátano es una de las plantas cultivadas más antiguas de la Tierra. Es mencionado y adorado en las epopeyas hindúes de la época precristiana. Tiene su origen en Asia Meridional, siendo conocido en el Mediterráneo desde el año 650 d.C. La

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especie llegó a Canarias en el siglo XV y, desde allí, fue llevada a América en el año 1516, extendiéndose el cultivo por todo el Caribe y la zona central y meridional del continente americano. El cultivo comercial se inicia en Canarias a finales del siglo XIX y principios del XX. Pertenece a la familia de las Musáceas, la cual incluye los plátanos comestibles crudos (Musa cavendishii), los bananitos o plátanos enanos (Musa x paradisiaca) y los plátanos machos o para cocer (Musa paradisiaca). El plátano es el cuarto cultivo más importante del mundo, constituyendo una parte esencial de la dieta diaria para los habitantes de más de 100 países tropicales y subtropicales. El fruto tiene forma oblonga, alargada y algo curvada. Su tamaño varía desde los 100-120 g del bananito a los 200 g o más del plátano macho. La piel puede ser de color amarillo verdoso, amarillo, amarillo rojizo, o rojo, en función de la variedad. El plátano tiene una piel gruesa, y el color de la pulpa varía de blanco a blanco marfil. El plátano y el bananito poseen un sabor dulce intenso y aromático. En el plátano macho la pulpa tiene una consistencia harinosa y no es dulce. Existen gran número de variedades de plátano cultivadas en Oriente. Sin embargo, las variedades introducidas en los trópicos americanos son mucho más limitadas. • Entre las variedades cultivadas con destino a la exportación, destaca Gros Michel, con extraordinarias cualidades para su manejo y conservación. • Las variedades de plátano enano procedentes de las Islas Canarias son las únicas que producen fruta de excelentes cualidades de conservación, destacando la variedad tradicional Pequeña enana. En la actualidad también se cultiva en Canarias la Gran enana y, en los últimos años, otras dos selecciones locales: Brier y Gruesa. • Lacatan es una variedad muy cultivada en la región del Caribe y Sudamérica. La variedad Poyo procede de Guadalupe, la variedad Grande Naine, de Martinica, y la variedad Laider, de Oceanía. • Otras variedades: Zelig, Curraré Rosado, Dominico, Balangon. Destaca en el plátano su contenido en hidratos de carbono, por lo que su valor energético es muy elevado. Sus componentes más representativos son el potasio, el magnesio, el ácido fólico, la fibra y sustancias de acción astringente. Contiene, aunque


en menor proporción, provitamina A, vitamina C, hierro, fósforo y calcio. Los países iberoamericanos y del Caribe producen el grueso de los plátanos que intervienen en el comercio internacional.

2.3.9. Piña [Ananas sativus (Lindl) Schult] La piña es originaria de Brasil, donde la encontraron los colonizadores españoles y portugueses. Es el fruto de la planta conocida como Ananás. La piña pertenece a la familia de las Bromeláceas, con más de 1.000 especies de plantas, casi todas herbáceas, de hoja perenne y flores muy llamativas. La piña es una infrutescencia de forma ovalada y gruesa. La piña tropical mide unos 30 cm y tiene un diámetro de 15 cm. Su peso ronda los 2 kg. La pulpa, de color amarillo o blanco, se encuentra rodeada de brácteas, con una llamativa corona de hojas verdes, y posee un sabor dulce y aromático. Se conocen tres variedades botánicas de piña tropical: Sativus (sin semillas), Comosus (con semillas capaces de germinar) y Lucidus (con hojas sin espinas). La piña “baby” es una piña enana procedente de Sudáfrica, muy aromática, con las propiedades gustativas de la piña, pero corregidas y aumentadas. Con un elevado contenido en agua, destaca su aporte en hidratos de carbono. Posee un contenido elevado de potasio y de otros nutrientes, como yodo y vitamina C. La piña contiene una enzima, bromelina, que ayuda a digerir las proteínas. Los principales países productores son China, Estados Unidos, Brasil, Tailandia, Filipinas, Costa Rica y México.

2.3.10. Limón (Citrus limonum) El limón es un fruto cuyo cultivo fue introducido por los árabes en la cuenca mediterránea entre los años 1.000 y 1.200 d.C. Es un cítrico del género Citrus que pertenece a la familia de las Rutáceas. El fruto, llamado hesperidio, tiene la particularidad de que su endocarpio está formado por numerosas vesículas llenas de jugo. Su forma es

ovalada o elíptica, según la variedad, con un diámetro que oscila entre los 30 y los 85 mm. Posee un color entre amarillo y verde y una corteza más o menos gruesa que oculta una capa blanca, esponjosa e insípida. La pulpa, de color amarillo pálido, contiene de 8 a 10 gajos que encierran las pepitas, y posee un sabor ácido agradable, empleándose especialmente para aderezar o realzar el sabor de otras frutas o preparaciones culinarias. Entre las variedades más comercializadas de limón se pueden citar: • Eureka: variedad procedente de Los Angeles (California), de frutos de tamaño mediano o grande, de forma elíptica u oblonga. Posee abundante zumo, muy ácido. La pulpa, de color verde amarillento, no contiene semillas. Su cultivo está extendido por todo el mundo, siendo Estados Unidos su principal productor. • Verna: variedad de origen desconocido, probablemente procede de la introducción de limones italianos tipo Monachello en la huerta de Murcia. Es la segunda variedad más importante de España y la quinta del mundo. Los frutos, de unos 130 g, tienen forma oval y un color amarillo intenso. Esta variedad tiene muy pocas semillas y un grado relativamente bajo de acidez. • Fino o primofiori: probablemente deriva de limones tipo “Comunes” procedentes de la Vega Alta del Segura. Es la variedad más importante de España. Los frutos son de tamaño medio, de unos 110 g, con forma esférica u ovalada y piel lisa y fina. La pulpa, de color amarillo pálido, es muy jugosa. La acidez del zumo es muy elevada y tiene un mayor número de semillas que la variedad Verna. • Lisbon: parece ser originario de Portugal. El fruto, de tamaño medio, tiene forma elíptica u oblonga y contiene un elevado número de semillas. Posee una corteza de espesor medio, poco rugosa y muy adherente. La pulpa, de color pálido-verdoso-amarillento, es jugosa y de sabor muy ácido. • Otras variedades: Femminello, variedad más importante de Italia, Génova o Genoa, variedad californiana muy parecida a la Eureka, Real, Comunes, Monachello, Interdonato, Laphytos,Villafranca. Destaca en el limón su contenido en vitamina C, ácido cítrico y sustancias de acción astringente. El mineral más abundante es el potasio. Aunque su uso principal es el consumo en fresco, en los últimos años se ha incrementado su

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Capítulo 2.8.


utilización industrial para la obtención de zumos y concentrados, aceite esencial, pectinas, flavonoides, ácido cítrico, piensos, etc. El limonero se desarrolla en zonas de clima templado. Actualmente se cultiva en todas las regiones tropicales y subtropicales del mundo, sobre todo en Italia, España, Portugal y Estados Unidos. España es el principal país exportador a los países de Europa.

3. Conservación de las frutas Hoy día se puede disponer, para el consumo en fresco, de la mayoría de las frutas en cualquier época del año. Aun así, es recomendable consumir en cada momento las frutas propias de cada estación. Cuando la fruta no vaya a consumirse de inmediato, debe tenerse en cuenta que su actividad respiratoria aumenta, dentro de un rango normal de temperaturas, a razón de 2-2,5 veces por cada 10 ºC de aumento de temperatura, por lo que, teniendo en cuenta la relación existente entre la respiración de las frutas y la maduración y, por consiguiente, entre la intensidad respiratoria y sus posibilidades de conservación, se puede considerar, de forma general, que un descenso de 10 ºC puede aumentar más del doble su tiempo de conservación, siempre que la temperatura se encuentre dentro de un rango adecuado (0-6 ºC). En relación con las condiciones más adecuadas de humedad para su conservación, debe tenerse en cuenta el fenómeno de la transpiración: las frutas transpiran cuando existe una diferencia entre la presión de vapor del ambiente y la interna de los tejidos; por ello, la pérdida de agua es menor cuando la humedad relativa es elevada. La pérdida de agua y, por tanto, de peso es mayor y más rápida a temperaturas elevadas que a bajas, para una misma humedad relativa. Por ello, el mantenimiento, en lo posible, del alto contenido en agua de las frutas es imprescindible para conservar la calidad durante el almacenamiento frigorífico y, por tanto, una humedad relativa alta (aprox. 90%) es imprescindible para una adecuada conservación.

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4. Situación actual de la alimentación y nuevas tendencias de consumo En las últimas décadas se han producido una serie de transformaciones en los hábitos de consumo, como consecuencia de los cambios en los comportamientos generales de la sociedad. Estos cambios han propiciado el desarrollo de diferentes productos vegetales transformados, platos listos para consumir y productos de cuarta y quinta gama, entre otros. Los productos de cuarta y quinta gama constituyen una interesante opción para aumentar y fomentar el consumo de frutas y verduras, teniendo en cuenta la diversidad de productos, presentaciones y disponibilidad. Se conocen como productos de primera gama los productos frescos; de segunda gama, las conservas, y de tercera gama, los congelados. La cuarta y quinta gama surgen como resultado de la demanda de productos presentados de forma atractiva, fácilmente consumibles y con la misma calidad que los productos frescos.

4.1. Productos de cuarta gama El desarrollo inicial de estos productos tuvo lugar en Estados Unidos a mediados de los años 80 del siglo XX, aunque la incorporación de España a este mercado ha sido más reciente. Se trata de alimentos, como frutas y verduras, mínimamente procesados (listos para consumir), que conservan las características de los productos frescos de los que derivan, es decir, de frutas o verduras que han sufrido los siguientes procesos: troceado, lavado, envasado en atmósfera modificada y sin aditivos. Se trata de productos con una corta fecha de caducidad (5-15 días) y que deben mantenerse refrigerados. Los productos de cuarta gama aportan una serie de ventajas, desde el punto de vista socioeconómico, higiénico-sanitario y nutricional: • Las propiedades organolépticas, físico-químicas y nutricionales son similares a las de los frescos. • Son fáciles y cómodos de consumir. • Se aprovecha todo su contenido. • Están microbiológicamente controlados.


• Existe una gran diversidad de productos, presentaciones, tipos de envasado, etc., que se adecuan a las necesidades del consumidor.

4.2. Productos de quinta gama Se trata de productos a base de carne, pescado, frutas o verduras, que han sufrido un tratamiento térmico suave tras el envasado al vacío y que se conservan en frío. La caducidad de estos productos es mayor que los de cuarta gama, pudiendo alcanzar varios meses de vida útil, conservando todas sus propiedades específicas. La conservación de estos productos se consigue por el vacío, el tratamiento térmico que sufren (pasteurización), el mantenimiento de la cadena de frío (1-4 ºC) y, en su caso, el líquido de gobierno que puedan contener. Las ventajas que aportan estos productos son similares a las de los productos de cuarta gama, pero con el valor añadido que supone la preparación de los ingredientes y la más amplia fecha de caducidad, consecuencia del tratamiento térmico sufrido.

5. Productos derivados de las frutas La conservación de los alimentos ha constituido, desde siempre, una gran preocupación de los seres humanos. La caza generosa o las cosechas abundantes encontraron en la sal, en el hielo, en la desecación al sol o en las técnicas de ahumado un modo de conservar aquellos alimentos imprescindibles para sobrevivir en la época invernal o en las temporadas en las que no se podía obtener nada comestible de la tierra. Los romanos descubrieron la utilidad de la miel para confitar la fruta. De hecho, una receta de membrillos confitados con miel se encuentra recogida en la Historia Natural de Plinio (siglo I). Más tarde, los árabes cultivaron la caña de azúcar y la utilizaron, entre otras aplicaciones, en la elaboración de confituras. Sin embargo, fue a partir de la mitad del siglo XVIII cuando las mermeladas y las confituras adquirieron un importante auge, debido a la mayor abundancia de fruta y al abaratamiento

del coste del azúcar, gracias a la técnica de la extracción a partir de la remolacha. El descubrimiento de Nicolas Appert, a principios del siglo XIX, del método de conservación de los alimentos en envases herméticos por la acción del calor contribuyó de forma importante a la expansión de las conservas de frutas, mermeladas y confituras, aunque el gran desarrollo de la industria conservera se debió a las dos grandes guerras mundiales, como consecuencia de la necesidad de proveer a los soldados de alimentos de larga duración, sanos, seguros y organolépticamente aceptables.

5.1. Conservas de frutas Se pueden definir, de acuerdo con el Código de Usos de Conservas de Frutas (septiembre, 1996), como “productos perecederos en los que la estabilidad en las condiciones normales de almacenamiento está asegurada por el cierre hermético en un recipiente y por la aplicación de un tratamiento térmico. La soldadura hermética impide el desarrollo de microorganismos o de contaminantes después del tratamiento térmico que ha destruido o inhibido las enzimas, los microorganismos y sus toxinas. Estos productos se denominan “comercialmente estériles” cuando están exentos de toda bacteria patógena. Las frutas en almíbar son conservas formadas por una mezcla de frutas, enteras o partidas, en las que el líquido que las recubre (líquido de gobierno) es una solución acuosa de azúcares. Según su graduación, los almíbares se clasifican en: almíbar ligero (14-17 ºBrix), almíbar (17-20 ºBrix) y almíbar denso (> 20 ºBrix). Las frutas pueden presentarse solas (melocotón en almíbar o pera en almíbar) o como una mezcla de frutas, enteras o partidas (mitades, tercios, cuartos, tiras, segmentos, cubos). En este último caso, se encuentran normalizadas en el mercado español la ensalada de frutas y el cóctel de frutas.

5.2. Confituras y mermeladas Las mermeladas son los productos preparados por cocción de frutas, enteras, troceadas, trituradas, tamizadas o no, a las que se han incorporado azúcares hasta conseguir un producto semilíquido

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Capítulo 2.8.


Tabla 2. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE VARIAS MERMELADAS COMERCIALES (VALORES MEDIOS EN %) Mermelada

Agua

Extracto soluble

Fresa Albaricoque Cereza Zarzamora Frambuesa Arándano Ciruela

32,2 33,1 28,6 34,2 30,0 30,1 31,1

66,2 66,2 70,8 64,8 67,2 68,0 68,0

Azúcares totales

57,7 51,3 61,6 58,0 60,3 60,0 59,5

Extracto libre de azúcares

8,5 5,0 9,3 6,8 6,8 8,0 8,3

Ácidos totales

0,49 0,71 0,55 0,71 0,90 0,78 0,42

Cenizas

Pectinas como pectinato-Ca

0,30 0,36 0,38 0,32 0,30 0,22 0,24

0,34 0,50 0,42 0,34 0,38 0,37 0,43

Fuente: Belitz HD, Grosch N. Química de los alimentos, 2ª ed., 1997.

o espeso. Su contenido en fruta es como mínimo del 30% y, en el caso de la mermelada extra, del 50%. El contenido en azúcares debe ser igual o superior al 40%, expresado como grado Brix. La confitura es la mezcla, con la consistencia gelificada apropiada, de azúcares, de pulpa o de puré de una o varias especies de fruta y de agua. La cantidad de fruta utilizada para su elaboración es, como mínimo, del 35%, en general y, en el caso de la confitura extra, del 45%. El contenido en azúcares debe ser igual o superior al 60%. La Tabla 2 muestra la composición química de varias mermeladas comerciales.

Se entiende por “néctar de frutas” el producto obtenido por adición de agua y azúcares y/o miel al zumo de frutas o al zumo de frutas a base de concentrado. En el caso de la elaboración de néctares de frutas sin azúcares añadidos o de valor energético reducido, los azúcares podrán sustituirse total o parcialmente por edulcorantes. A los zumos y néctares se les permite la adición de vitaminas y minerales, de acuerdo con lo dispuesto en las Normas reglamentarias de etiquetado sobre propiedades nutritivas de los productos alimenticios. La Tabla 3 muestra la composición química de varios zumos y néctares de fruta.

5.3. Zumos de frutas

5.4. Las frutas en la alimentación infantil

La expresión “zumo de frutas” designa, de acuerdo con la legislación vigente, el producto susceptible de fermentación, pero no fermentado, obtenido a partir de frutas sanas y maduras, frescas o conservadas por el frío, de una o varias especies, que posea el color, el aroma y el sabor característicos de los zumos de la fruta de la que procede, pudiéndosele incorporar el aroma, la pulpa y las celdillas que haya perdido con la extracción. En el caso de los cítricos, el zumo procederá del endocarpio. La expresión “zumo de frutas a base de concentrado” designa el producto obtenido mediante la incorporación al zumo de frutas concentrado de la cantidad de agua extraída al zumo en el proceso de concentración y la restitución de los aromas y, en su caso, la pulpa y las celdillas perdidas del zumo.

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Durante los primeros meses de vida la leche materna o, en su defecto, las leches de fórmula constituyen la alimentación exclusiva del bebé, pero a partir de los 4 meses puede iniciarse la introducción de la alimentación complementaria, con los zumos de frutas y las papillas de frutas. Se deben emplear frutas variadas (naranja, manzana, plátano, pera, uva, piña) para empezar a educar el gusto, y es preferible evitar todavía la introducción de algunas frutas, como la fresa o el kiwi, que pueden resultar alergénicas. Los productos a base de fruta con destino a la alimentación infantil están regulados por la Reglamentación técnico-sanitaria específica de los alimentos elaborados a base de cereales y alimentos infantiles para lactantes y niños de corta edad, encontrándose


Tabla 3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE DIVERSOS ZUMOS Y NÉCTARES DE FRUTA (g/l) Extracto

Azúcares totales

Ácidos volátiles

Extracto libre de azúcares

Cenizas

Ácidos totales*

Vitamina C

Zumo de manzana

97-130

72-102

0,15-0,25

14-34

2,2-3,1

4,1-10,4 (M)

0-0,03

Zumo de uva

145-195

120-180

0,08-0,25

21,6-35

2,1-3,2

3,6-11,7 (T)

0,017-0,02

Néctar de grosella negra

120-165

95-145

0,12-0,25

13,3-44,5

2,25-3,2

9,15-12,75 (T)

0,1-0,56

0,08-0,12

17,8-32,6

1,99-3,02

8,0-10,1 (T)

-

Néctar de cereza 126,4-166,4 104,3-138,4 Zumo de frambuesa

45-100

2,7-69,6

-

22,8-64,8

3,5-5,4

13,5-27,8 (T)

0,12-0,49

Zumo de naranja

87-148

60-110

-

15,2-41,0

2,2-4,0

5-18 (C)

0,28-0,86

Zumo de limón

71-119

7,7-40,8

-

-

1,5-3,5

42-83,3 (C)

0,37-0,63

Zumo de pomelo

76-126

50-83

-

10,3-53

2,5-5,6

5-27 (C)

0,25-0,5

*Expresados como ácido málico (M), tartárico (T) o cítrico (C). Fuente: Belitz HD, Grosch N. Química de los alimentos, 2ª ed., 1997.

regulado el contenido total de hidratos de carbono en los productos que contengan fruta. Así, en los zumos de fruta la cantidad total no debe ser superior a 150 g/l; en los platos exclusivamente de fruta, de 200 g/l; y en los postres y en las cremas, de 250 g/l. En relación con la adición de vitaminas, se encuentra regulado el contenido máximo por cada 100 kcal.

6. Composición nutricional de las frutas y productos derivados La composición nutricional de las frutas es muy variada, dependiendo, sobre todo, de la familia a la que pertenecen y, en menor medida, de las distintas especies y variedades que constituyen una familia. Sin embargo, se pueden establecer

determinadas generalizaciones, en relación con la composición nutricional de las frutas. Así pues, las frutas son alimentos con un alto contenido de agua, una densidad calórica relativamente baja, prácticamente exentos de grasa, alto contenido relativo en azúcares, ácidos orgánicos, minerales y vitaminas hidrosolubles. Contienen un gran número de compuestos secundarios, también llamados “fitonutrientes”, que son los responsables del color característico de cada fruta y que tienen un importante significado desde el punto de vista de la nutrición, aunque, en la actualidad, los mecanismos que explican sus efectos favorables no se conocen suficientemente. Las frutas no son, en general, alimentos especialmente ricos en proteínas, ya que el contenido de las mismas es de alrededor de 0,5 g/100 g de peso fresco. Una ración de frutas de aproximadamente 200 g de porción comestible aporta entre 1 y 2 g de proteína. De igual forma, el contenido en grasas de las frutas es, en general, prácticamente despreciable

283

Capítulo 2.8.


Tabla 4. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DE ALGUNAS FRUTAS ( g/100 g DE PESO FRESCO DE PORCIÓN COMESTIBLE) Fruta

Proteína

Hidratos de carbono

Grasas

Fibra dietética

Minerales

Manzana

0,27

12,76

0,13

1,3

0,17

Pera

0,38

15,46

0,12

3,1

0,33

Piña

0,54

12,63

0,12

1,4

0,24

Albaricoque

1,40

11,12

0,39

2,0

0,75

Pomelo

0,63

8,08

0,10

1,1

0,31

Mandarina

0,63

11,19

0,19

2,3

0,39

Naranja

0,91

12,54

0,15

2,2

0,43

Melocotón

0,91

9,54

0,25

1,5

0,43

Sandía

0,61

7,55

0,15

0,4

0,25

(0,1-0,5%), excepto en algunos casos, como el aguacate, que contiene un 14% de grasa, especialmente ácido oleico, y el coco, con un 36% de grasa, mayoritariamente saturada (Tabla 4).

6.1. Hidratos de carbono El contenido en hidratos de carbono puede variar desde un 20% en el plátano hasta un 5% en el melón y sandía. El resto de frutas tiene un valor medio en torno al 10%. Los azúcares o hidratos de carbono simples (fructosa, glucosa, sacarosa...) constituyen la mayor parte de los hidratos de carbono, y son los responsables del sabor dulce característico de las frutas (Tabla 5). Las manzanas y peras son ricas en fructosa. En las frutas también se encuentran, aunque de manera minoritaria, otros azúcares, como la xilosa, la arabinosa, la manosa y la maltosa. Las ciruelas contienen cantidades relativamente altas de sorbitol, que es un azúcar-alcohol con conocido efecto laxante y apto para los diabéticos, al no requerir de la presencia de insulina para su utilización metabólica. En menor medida, los frutos contienen hidratos de carbono complejos (almidón), pero conforme van madurando éstos disminuyen hasta casi desaparecer, salvo en los plátanos maduros, en los que el almidón puede suponer el 3% de su peso total. Las frutas contienen, en cantidades variables, una gran variedad de ácidos orgánicos, que son los

284

responsables de su sabor ácido característico. La presencia de estos ácidos orgánicos (cítrico, málico, tartárico, succínico, etc.) contribuye a facilitar la conservación de las frutas, ya que impide el crecimiento de bacterias y otros microorganismos causantes del deterioro de las frutas frescas. El mayor contenido de ácidos orgánicos se da en los frutos cítricos, y el menor, en frutas como la sandía y algunas variedades de melocotón y ciruela.

6.2. Minerales, electrólitos y elementos traza Los minerales calcio, fósforo y magnesio no se encuentran en cantidades relevantes en las frutas, por lo que no pueden ser consideradas fuentes significativas de estos nutrientes en la dieta. Las frutas y los zumos de fruta contienen cantidades variables de hierro: una porción de frutas aporta entre 0,1 mg (manzanas y albaricoques) y 0,5 mg (melocotón, piña y naranja). La biodisponibilidad del hierro se ve incrementada por el consumo de alimentos ricos en vitamina C, lo que representa una ventaja adicional en el consumo de frutas. El contenido en las frutas de otros elementos traza, como el zinc, el yodo, el selenio, el cobre, el manganeso, el flúor, el cromo y el molibdeno, no supone un aporte importante a la dieta, aunque sí es recomendable una ingesta variada de alimentos para, en conjunto, garantizar el aporte de estos elementos traza.


Tabla 5. CONTENIDO EN AZÚCARES DE DIVERSAS FRUTAS (EN % DE LA PORCIÓN COMESTIBLE) Fruta

Glucosa

Fructosa

Sacarosa

Manzana Pera

1,8 2,2

5,0 6,0

2,4 1,1

Albaricoque Cereza Melocotón Ciruela

1,9 5,5 1,5 3,5

0,4 6,1 0,9 1,3

4,4 0,0 6,7 1,5

Zarzamora Fresa Grosella roja Grosella negra Frambuesa Uva

3,2 2,6 2,3 2,4 2,3 8,2

2,9 2,3 1,0 3,7 2,4 8,0

0,2 1,3 0,2 0,6 1,0 0,0

Naranja Pomelo Limón

2,4 2,0 0,5

2,4 1,2 0,9

4,7 2,1 0,2

Piña Plátano Dátil Higo

2,3 5,8 32,0 5,5

1,4 3,8 23,7 4,0

7,9 6,6 8,2 0,0

Fuente: Belitz HD, Grosch N. Química de los alimentos, 2ª ed., 1997.

En relación con los electrólitos y el agua, el consumo diario de frutas es fundamental para aportar las cantidades necesarias. Entre los electrólitos tiene especial relevancia el contenido de potasio en las frutas, suponiendo el principal aporte natural de este elemento.

6.3. Fibra soluble El término fibra soluble se refiere a una parte de la fibra dietética que se puede diluir en una solución acuosa de enzimas, pero que precipita en una solución formada por cuatro partes de etanol y una parte de agua. La fibra contenida en las frutas constituye un grupo de sustancias denominadas “pectinas” que forman parte de la fibra soluble. La pectina, como se ha mencionado anteriormente, tiene una función estructural en la constitución de las paredes celulares. El constituyente mayoritario de las pectinas es el ácido galacturónico, que se enlaza con otras moléculas del mismo ácido para formar largas cadenas, con

una proporción variable de grupos ácidos metilados, lo que les confiere sus propiedades características. La fibra soluble se encuentra presente en todas las frutas y es responsable de su consistencia característica. El contenido varía de una fruta a otra, siendo la piña, la manzana, la naranja y el plátano las frutas, entre las usualmente consumidas, que disponen de mayores contenidos (1,3 y 2,3 g/100 g).

6.4. Fitonutrientes Se define así a un grupo de sustancias químicas naturalmente presentes en las plantas, responsables de darles color, sabor, protegerlas de los rayos ultravioleta, ayudarles a combatir las infecciones bacterianas, virales y micóticas, y permitirles superar las inclemencias y presiones de su entorno. En este grupo de compuestos se incluyen, entre otros, los carotenoides, los fitoesteroles, los glucosinolatos y los polifenoles. De ellos, los que más relevancia tienen en las frutas son los carotenoides y los polifenoles.

285

Capítulo 2.8.


Tabla 6. CONTENIDO DE CAROTENOIDES EN FRUTAS (μg/100 g) Fuente

β-caroteno

Manzana

Luteína

40

100

Zeaxantina

Criptoxantina

1.770

Pomelo rosado

1.310 290

30

230 3.360

50

140

1.770

10

60

50

80

Melocotón

100

80

40

90

Sandía

230

10

Naranja

Licopeno

35

Albaricoque

Mandarina

α-caroteno

10

4.100

Fuente: Stahl W, Sies H, 1999.

6.4.1. Carotenoides

6.4.2. Polifenoles

Los carotenoides son pigmentos naturales presentes en varias frutas y vegetales y constituyen un grupo de más de 600 compuestos diferentes. El β-caroteno es el ejemplo más importante de esta familia de compuestos. La estructura básica de los carotenoides consiste en un esqueleto tetraterpénico que puede estar ciclado en uno o ambos extremos de la cadena. Los carotenoides que se componen sólo de átomos de carbono e hidrógeno se denominan carotenos. Las frutas con mayor proporción de estos compuestos son las naranjas, las mandarinas y los melocotones (Tabla 6). En general, las frutas contienen provitamina A en forma de β-caroteno y β-criptoxantina, constituyendo la fuente más importante de vitamina A en los países desarrollados. En las frutas se encuentran presentes otros carotenoides, como la luteína, la zeaxantina y el licopeno. Las propiedades antioxidantes de los carotenoides y su habilidad para inducir la comunicación intercelular a través de uniones que salvan los huecos entre células (Gap Junctional Communication) se han relacionado con los efectos protectores contra el cáncer que exhiben estos compuestos. Los carotenoides son eficientes eliminadores de oxígeno singlete, especie muy reactiva, dependiendo su capacidad antioxidante de la propia composición química de la molécula, en especial, del número de dobles enlaces conjugados.

El significado nutricional más importante de los polifenoles tiene relación con su capacidad antioxidante y con la formación de quelatos con los metales. Estas sustancias, aun en pequeñas concentraciones, son capaces de prevenir o retardar en gran medida los fenómenos de oxidación que tienen lugar en el organismo (Tabla 7). Los flavonoides constituyen un numeroso grupo de compuestos, dentro de la familia de los polifenoles, que se encuentran muy extendidos en las frutas. Como constituyentes de este grupo se incluyen las chalconas, flavonas, flavonoles, flavandioles, antocianinas, flavanonas, dihidroflavonoles, isoflavonas, dihidrochalconas y proantocianidinas. Las flavanonas, junto con las chalconas, compuestos íntimamente ligados a las flavanonas, al coexistir con ellas en equilibrio, constituyen el grupo mayoritario de flavonoides presentes en los cítricos. La flavanona mayoritaria en estos frutos es la hesperidina. Los antocianos son un grupo de sustancias presentes de forma natural en las frutas y las flores. Están formados básicamente por una estructura compleja, responsable del color, unida a un azúcar. Se encuentran ampliamente distribuidos en las frutas y verduras coloreadas, siendo responsables de los colores rojos, púrpuras o azules. Estos componentes se encuentran en una gran variedad de frutas, entre las que se pueden citar las uvas, las fresas, frambuesas, grosellas, arándanos, cerezas, granadas, etc.

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Tabla 7. TIPOS DE POLIFENOLES. ESTRUCTURAS PRINCIPALES, DISTRIBUCIÓN Y CONTENIDOS Tipo de polifenol

Estructura básica

Distribución

Contenido (mg/kg-1 peso fresco)

Ácidos hidroxibenzoicos

Ácido gálico Ácido p-hidroxibenzoico

Amplia en frutas y hortalizas

5-150

Ácidos hidroxicinámicos

Ácido cafeico Ácido ferúlico


50-1.000

Antocianos

Cianidina Pelargonidina

Frutas y hortalizas coloreadas

100-4.000

Flavanoles

Catequina Galocatequina

Té y algunas frutas

5-250

Polímeros complejos

Cereales, frutas, té, café y cacao

100-1.000

Quercetina Kaempferol


5-250

Luteolina Apigenina

Algunas frutas y hortalizas

5-100

Naringenina Hesperidina

Cítricos

250-6.000

Taninos Flavonoles Flavonas Flavanonas Fuente: Macheix et al., 1990.

6.5.Vitaminas Las vitaminas son sustancias orgánicas que, aun no siendo componentes estructurales de las células, son consideradas nutrientes, ya que son necesarias para que otros nutrientes sean utilizados por el organismo. Son, por tanto, nutrientes esenciales, ya que el organismo, salvo algunas excepciones, no puede sintetizarlas directamente o en cantidades suficientes. Son nutrientes acalóricos, al igual que otras sustancias reguladoras, como el agua y los minerales. Forman parte de los alimentos que constituyen la dieta, y su carencia o deficiencia determina la aparición de determinados trastornos y patologías. Las vitaminas no siempre se hallan en los alimentos de forma disponible, siendo precisas determinadas reacciones para que estén disponibles desde el punto de vista biológico. Las frutas, junto con las verduras, constituyen una importante fuente de vitaminas, sobre todo de las hidrosolubles. La vitamina C se encuentra ampliamente distribuida en las frutas y, en especial, en los frutos cítricos, el kiwi, el melón y la fresa. La

provitamina A se encuentra, en distintas proporciones, en frutas como el albaricoque, el melocotón y la ciruela. Ambas vitaminas, C y A, poseen una importante acción antioxidante protectora contra la generación de radicales en las reacciones metabólicas. En menor proporción se encuentran otras vitaminas del grupo B (tiamina, riboflavina, niacina, piridoxina, etc.).

7. Las frutas en la dieta y su efecto sobre la salud 7.1. Importancia del consumo de frutas El consumo diario de frutas es esencial para conseguir una dieta equilibrada, nutritiva y suficiente para alcanzar la sensación de saciedad sin exceder el valor energético apropiado para una correcta alimentación. Desde este punto de vista, las frutas constituyen ingredientes esenciales para

287

Capítulo 2.8.


conseguir lo que se denomina una “nutrición adecuada”, debido a su densidad calórica relativamente baja, ofreciendo el aporte de una gran variedad de nutrientes. Por otra parte, en los últimos años ha tenido lugar una serie de avances en la ciencia y la tecnología de los alimentos, así como en el campo de la nutrición, que han obtenido como resultado la evidencia científica de que algunos componentes de los alimentos de la dieta pueden ofrecer beneficiosos efectos fisiológicos y psicológicos, más allá de los efectos nutricionales tradicionalmente considerados. La ciencia de la nutrición se encuentra sometida a una continua evolución, desde el concepto de “nutrición adecuada” al de “nutrición óptima”, enfatizándose en el momento presente en la consideración de los efectos potenciales de los alimentos sobre la salud, sobre la mejora del bienestar mental y físico, así como sobre la reducción del riesgo de padecer determinadas enfermedades. La relación entre una nutrición apropiada y la salud es un hecho conocido por un número, cada vez mayor, de consumidores y, en consecuencia, las expectativas sobre los beneficios producidos por el consumo de determinados tipos de alimentos aumentan constantemente. Las frutas aportan cantidades importantes de ciertas vitaminas que disponen de propiedades antioxidantes, protegiendo las células contra los agentes cancerígenos. La vitamina C, por su parte, puede incrementar la absorción de calcio, así como la de hierro, elementos cuya deficiencia produce dos de los trastornos más importantes asociados a la alimentación: los problemas de salud ósea y dental, y la anemia. Las frutas, por otra parte, son ricas en fibra soluble, que, además de los beneficios sobre la regulación de la digestión, ayuda a eliminar, mediante el proceso digestivo, sustancias potencialmente nocivas y a reducir los niveles de colesterol. Las frutas contienen cientos de sustancias denominadas “fitonutrientes” que, aun en muy bajas concentraciones, presentan claros beneficios para la salud. Estas sustancias son sintetizadas por las propias plantas para protegerse del ataque de agentes externos, como virus, bacterias y hongos, y son las responsables del color característico de las distintas frutas. En la actualidad no se conoce exactamente el mecanismo por el que los “fitonutrientes” actúan favoreciendo la salud aunque, probablemente, se deberá tanto a repercusiones individuales

288

como a las interacciones con otros componentes de la propia fruta o de otros alimentos. Actualmente, se dispone de la evidencia científica de la relación entre algunos de los trastornos más comunes que afectan a la humanidad y una alimentación deficiente en vitaminas y minerales. La falta de estos nutrientes es debida, principalmente, al consumo insuficiente de frutas y verduras por la mayoría de la población. En el año 2003, la FAO y la OMS han establecido una prioridad, a nivel mundial, anunciando un enfoque unificado para la promoción del consumo de frutas y verduras. Según el Dr. Pekka Puska, director del Departamento de la OMS de Prevención de las Enfermedades No Transmisibles y Promoción de la Salud, “existen pruebas cada vez más numerosas y contundentes de que un consumo adecuado de frutas y hortalizas contribuye a prevenir muchas enfermedades y favorece la buena salud, pero una parte considerable de la población mundial las consume en cantidades insuficientes”. Las enfermedades no transmisibles se relacionan con cerca del 60%, unos 2.700.000, de las muertes registradas en todo el mundo, y con el 45% de la carga mundial de morbilidad. Este tipo de enfermedades son ocasionadas por la alimentación poco saludable, el sedentarismo y el tabaquismo, que constituyen los principales factores de riesgo susceptibles de ser evitados. Una dieta que incluya una cantidad de frutas y verduras en torno a 400-800 g/día o, lo que es lo mismo, cinco o más porciones al día, de frutas y verduras variadas, sin incluir los tubérculos feculentos, contribuye a la prevención de enfermedades crónicas, en particular de las cardiopatías, el cáncer, la diabetes tipo 2 y la obesidad.

7.2. Frutas y cardiopatías Las enfermedades coronarias y el infarto son las dos manifestaciones principales de las enfermedades cardiovasculares. Los factores dietéticos, especialmente el consumo de frutas y verduras, han sido relacionados con la posibilidad real de reducir este tipo de dolencias. Este efecto beneficioso sobre la salud es debido a la presencia en frutas y verduras de ciertas sustancias, como antioxidantes, folatos, fibra, potasio, flavonoides y otros fitonutrientes o fitoquímicos. Estudios recientes han


relacionado la ingesta de folatos procedentes de las frutas y verduras con la disminución de los niveles de homocisteína en sangre, que se encuentran positivamente correlacionados con el desarrollo de enfermedades coronarias a través de diversos mecanismos (ver Capítulos 1.15 y 1.22). Por otra parte, dietas con alta proporción de frutas y verduras han demostrado reducir los niveles lipídicos en plasma, básicamente debido al efecto de la fibra dietética. De igual forma, se ha comprobado una disminución de la presión arterial en individuos que consumen frutas y verduras en alta proporción. La ingesta elevada de frutas y verduras determina un aumento de la capacidad antioxidante en el plasma poco tiempo después de la ingesta. Los compuestos antioxidantes presentes en frutas y verduras podrían actuar, por tanto, contra los procesos oxidativos que son responsables del desarrollo de enfermedades cardiovasculares. En resumen, existen sólidas evidencias acerca del efecto beneficioso de consumir grandes cantidades de frutas y verduras en la prevención de las enfermedades cardiovasculares.

7.3. Frutas y cáncer La relación entre el consumo de frutas y verduras y el cáncer quedó evidenciada hacia 1990 a través de los estudios realizados en el Public Health Service en 1988 y en el National Research Council en 1989, y de los trabajos de diversos investigadores como Willett en 1990, Negri et al. en 1991, Steinmetz y Potter en 1991, Ziegler en 1989 y 1991, y Block et al. en 1992. Estudios más recientes han mostrado la evidencia de una correlación inversa entre consumo de frutas y vegetales y el riesgo de padecer cáncer. La consistencia de esta evidencia viene reforzada por el gran número de estudios que han concluido con una demostración de esta relación en términos estadísticamente significativos. Un estudio reciente de Thomson et al. (1999) ha comparado los efectos de una dieta baja en frutas y verduras frente a los de otra dieta con un contenido elevado en estos alimentos: tuvo lugar una reducción significativa del daño en el DNA y de la oxidación lipídica en los individuos alimentados con la segunda de las dietas, lo que se atribuyó al elevado consumo de frutas y verduras. Según esto, se trabaja con la

hipótesis de que el deterioro oxidativo celular sobre el DNA puede producir mutaciones que resultarían en el desarrollo de células cancerígenas. En cualquier caso, son necesarios más estudios para tratar de aclarar los mecanismos de protección contra el cáncer que ofrece el consumo elevado de frutas y verduras. En 1997, el World Cancer Research Fund concluyó con la recomendación de “comer entre 400 y 800 g, o cinco o más porciones al día, de una variedad de vegetales y frutas, a lo largo de todo el año”. Los resultados, además de ser estadísticamente significativos, son de una gran importancia clínica, ya que se observa que las personas con los niveles más bajos de consumo de frutas y verduras presentan un riesgo a padecer cáncer dos veces mayor que las personas que consumen gran cantidad de frutas y verduras. El mecanismo que podría explicar los efectos de las frutas y vegetales en la prevención del cáncer se basa en que estos alimentos son fuentes de vitaminas y minerales, carotenoides y otros antioxidantes, y un gran número de fitoquímicos como ditioltionas, flavonoides, glucosinalatos y compuestos relacionados. Es necesario, sin embargo, profundizar en el estudio de estos mecanismos, ya que no se han obtenido resultados concluyentes de los estudios realizados hasta ahora. El grupo de trabajo del World Cancer Research Fund concluye en su informe (WCRF, 1997: 17) que “la explicación más apropiada, en relación con la prevención del cáncer por medio de la dieta, se basa en el consumo de alimentos y bebidas en el contexto de las dietas completas, en las actuales condiciones culinarias y culturales”. Con las evidencias disponibles hasta ahora, y mientras se obtienen resultados más concluyentes que expliquen los mecanismos de protección, se recomienda aumentar el consumo de frutas y vegetales, con el fin de obtener los beneficios máximos sobre la salud.

7.4. Frutas y diabetes tipo 2 El papel de los distintos componentes de la dieta sobre la aparición de diabetes tipo 2 no está claramente establecido, aunque se dispone de numerosos estudios que sugieren que existe una correlación negativa entre una ingesta relativamente elevada de frutas y verduras y el riesgo de padecer

289

Capítulo 2.8.


esta enfermedad. La fibra contenida en las frutas podría ralentizar la velocidad de absorción de nutrientes, con el consiguiente ahorro en la secreción de insulina y la bajada de los niveles de glucemia. Los efectos de la fibra sobre el metabolismo glucídico podrían estar ligados a su acción sobre el metabolismo lipídico y la secreción de insulina por el páncreas.

7.5. Frutas y obesidad La densidad energética, la palatabilidad, el contenido en fibra y la diversidad dietética podrían estar relacionados con el consumo de energía. La ingesta de frutas y verduras afecta a cada uno de estos factores. El consumo de frutas y vegetales, con alto contenido en agua, disminuye la densidad calórica media de la dieta, pero no afecta a la palatabilidad y la sensación de saciedad. La reducción calórica en una dieta con alto contenido en frutas y verduras podría suponer una disminución de la energía hasta en un 30%. Por otra parte, las frutas y verduras, debido a su alto contenido en fibra dietética, pueden ralentizar el vaciado gástrico, favoreciendo la sensación de saciedad y evitando una ingesta excesiva de alimentos.

7.6. La promoción del consumo de frutas y verduras Son cada vez más numerosas las evidencias de que el consumo de elevadas cantidades de frutas y verduras representa un factor muy importante

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en relación con la prevención de las enfermedades que afectan a nuestra sociedad. En los últimos años se han puesto en marcha gran número de iniciativas, por parte de organismos internacionales, los propios gobiernos, las empresas y los consumidores, en el sentido de promocionar el consumo diario de frutas y verduras. Una de las iniciativas más conocidas ha sido el programa “5 al día”, iniciativa que comenzó en los Estados Unidos en el año 1989 y que, posteriormente, llegó a Europa y finalmente a España. Este programa fue iniciado por el National Cancer Institute, con el nombre de “5 a Day for Better Health Program” (“Programa de 5 al día para mejorar la salud”), con el fin de reducir el riesgo de padecer cáncer en América. El programa continúa con la cooperación del National Institute of Health, y las organizaciones empresariales del sector de frutas y hortalizas. En España, la asociación “5 al día”, con la participación de la Unión Europea, el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, y el sector productor y comercializador, se plantea como objetivo promocionar el consumo de frutas y hortalizas frescas en la población española. Esta iniciativa cuenta con el apoyo de la OMS y la FAO, y es similar a las planteadas en otros países de la Unión Europea. Por su parte, la FAO y la OMS han anunciado, el pasado noviembre de 2003, en Río de Janeiro (Brasil), con ocasión de la reunión anual del Foro Mundial para la Prevención y el Control de las Enfermedades No Transmisibles, la puesta en marcha de un enfoque unificado para la promoción del consumo de frutas y hortalizas, con el fin de prevenir el riesgo de padecer cardiopatías, algunos tipos de cáncer y obesidad.


8. Resumen  Antiguamente el consumo de frutas dependía de la región y de la estación del año en que se vivía. Hoy día, los modernos métodos de conservación, la mejora genética, el gran dinamismo varietal existente dentro de los frutales y la amplia gama de presentaciones disponibles en el mercado están facilitando, sin duda, el consumo de frutas durante todo el año, especialmente cuando no están disponibles en el mercado en fresco.  Las frutas pueden clasificarse atendiendo a su aspecto, composición nutricional, forma y características botánicas. Con el fin de evaluar el grado de maduración de las frutas, se utilizan distintos índices, como el grado Brix, la acidez, el color, la firmeza y el contenido en almidón.  En cuanto a las condiciones de conservación de la fruta, debe tenerse en cuenta el efecto de la temperatura de almacenamiento sobre la actividad respiratoria y, por tanto, sobre la maduración, así como las condiciones más adecuadas de humedad relativa.  En las últimas décadas se han producido una serie de cambios en los hábitos de consumo, lo que ha propiciado el desarrollo de diferentes productos vegetales listos para consumir y productos de cuarta y quinta gama, entre otros.

adecuada”, existiendo cada vez más evidencias científicas de que algunos de sus componentes pueden ofrecer efectos fisiológicos y psicológicos beneficiosos, más allá de los efectos nutricionales tradicionalmente considerados (“nutrición óptima”).  Existen distintas evidencias sobre la correlación negativa entre consumo de frutas y riesgo de padecer determinadas enfermedades (enfermedades cardiovasculares, cáncer, diabetes tipo 2, obesidad). Este efecto beneficioso sobre la salud se debe a la presencia, en frutas y verduras, de ciertas sustancias, como antioxidantes, folatos, fibra, potasio, flavonoides y otros fitonutrientes o fitoquímicos. Ante tales evidencias, en los últimos años se están desarrollando numerosas iniciativas por parte de organismos internacionales, gobiernos, empresas y consumidores, en el sentido de promocionar el consumo diario de frutas y verduras. Una de las más conocidas ha sido el programa “5 al día”, iniciativa que comenzó en los Estados Unidos en 1989 y que, posteriormente, llegó a Europa y, finalmente, a España.

 Entre los productos derivados de la fruta más conocidos, se encuentran las conservas de fruta, las confituras y mermeladas, los zumos de frutas y los alimentos infantiles para lactantes y niños de corta edad.  La composición nutricional de las frutas es muy variada, dependiendo, sobre todo, de la familia a la que pertenecen y, en menor medida, de las distintas especies y variedades que constituyen cada familia. Los principales componentes de las frutas son: hidratos de carbono; minerales, electrólitos y elementos traza; fibra soluble; fitonutrientes (carotenoides y polifenoles, principalmente) y vitaminas.  El consumo de frutas es esencial para conseguir una dieta equilibrada y nutritiva. Las frutas constituyen un grupo de ingredientes necesario para conseguir lo que se denomina una “nutrición

291

Capítulo 2.8.


9. Bibliografía De Pee S, West DE. Dietary carotenoids and their role in combatting vitamin A deficiency: review of the literature. Eur J Clin Nutr 1996; 50: S38 -S53. Revisión de literatura sobre evidencias de que el consumo de frutas y verduras ricas en caroteno puede combatir la deficiencia de vitamina A. Ford ES, Mokdad AH. Fruit and vegetable consumption and diabetes mellitus incidence among US adults. Prev Med 2001 Jan; 32 (1): 33-9. Estudio en el que se muestra cómo el consumo de frutas y verduras puede estar relacionado inversamente con la incidencia de diabetes, particularmente en mujeres. Langreo Navarro A. Evolución del consumo de frutas y hortalizas en la Unión Europea. En: Innovaciones en el sector hortofrutícola español. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Secretaría General de Agricultura. Dirección General de Agricultura, 2003; Capítulo 8: 147-60. Análisis de algunos de los principales aspectos que van a definir el futuro de nuestra horticultura, centrándose en los rasgos cualitativos del consumo de frutas y hortalizas. Moliner Marín A. Nuevas tendencias de consumo. En: Innovaciones en el sector hortofrutícola español. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Secretaría General de Agricultura. Dirección General de Agricultura, 2003; Capítulo 9: 161-70. Análisis de algunos de los principales aspectos que van a definir el futuro de nuestra hor ticultura, centrándose en las nuevas tendencias de consumo y la evolución de la alimentación. Muñoz-Delgado JA. Refrigeración y congelación de alimentos vegetales. Fundación Española de la Nutrición. Madrid, 1985. Visión general de los problemas que se presentan y de los factores que influyen en el tratamiento y conservación por el frío de los productos alimenticios vegetales. National Research Council. Diet and health: Implications for reducing chronic disease risk. Committee on Diet and Health, Food and Nutrition Board, Commission on Life Sciences. National Academy Press. Washington, DC, 1989. Revisión sobre la influencia de los factores dietéticos en el desarrollo de enfermedades crónicas del adulto, incidiendo en los aspectos beneficiosos del consumo de frutas y verduras. Negri E, La Vecchia C, Franceschi S, D’Avanzo B, Parazzini F. Vegetable and fruit consumption and cancer risk. Int J Can 1991 May 30; 48 (3): 350 - 4. Análisis de la relación entre la frecuencia de consumo de verduras y frutas y el riesgo de cáncer a partir de estudios caso-control recopilados en el norte de Italia entre 1983 y 1990. Pérez Rodrigo C, Aranceta Bartrina J, Gondra Rezola J, Orduna Zubiri J. Guías alimentarias para la población española. Sociedad Española de Nutrición Comunitaria (SENC), 2001; Capítulo 5: 61-74.

292

Este capítulo forma parte del documento que integra el trabajo, desde 1998, de cerca de 100 profesionales de la Nutrición y de las Ciencias de la Salud, donde se plasman aportaciones positivas que permiten vincular el modo de vida alimentario con la promoción de la salud. Stahl W, Sies H. Antioxidant food supplements in human health. Carotenoids: occurrence, biochemical activities and bioavailability. Academic Press. San Diego, 1999. Revisión sobre el papel que los carotenoides desempeñan dentro del sistema de defensa antioxidante. Steinmetz KA, Potter JD. Vegetables, fruit and cancer: I. Epidemiology. Cancer Causes and Control 1991 Sep; 2 (5): 325-57. Revisión de la literatura sobre epidemiología de la relación entre el consumo de frutas y verduras y el cáncer a partir de 13 estudios ecológicos, 9 estudios de cohorte y 115 estudios caso-control. Se llega a la conclusión de que el consumo elevado de frutas y verduras se relaciona consistentemente, aunque no universalmente, con un riesgo reducido de la mayoría de cánceres. Steinmetz KA, Potter JD. Vegetables, fruit and cancer: II. Mechanisms. Cancer Causes and Control 1991 Nov; 2 (6): 427- 42. Revisión de literatura sobre los posibles mecanismos que intervienen en el efecto anticarcinogénico de las frutas y verduras. Thompson HJ, Heimendinger J, Haegele A, Sedlacek SM, Gillette C, O’Neill C, et al. Effect of increased vegetable and fruit consumption on markers of oxidative cellular damage. Carcinogenesis 1999 Dec; 20 (12): 2261-6. Estudio sobre el efecto que tiene el consumo de frutas y verduras sobre la reducción de determinados marcadores de daño oxidativo celular que pueden ser determinados en sangre u orina. US Public Health Service, Office of the Surgeon General. The surgeon’s general report on nutrition and health. DHHS Publication No. (PHS) 88 -50210. US Government Printing Office. Washington, DC, 1988. Revisión general sobre aspectos de salud y nutrición en la sociedad norteamericana. Van Dam RM, Rimm EB, Willett WC, Stampfer MJ, Hu FB. Dietary patterns and risk for type 2 diabetes mellitus in US men. Ann Intern Med 2002 Feb 5; 136 (3): 201-9. Estudio sobre la influencia que el modelo de dieta occidental tiene sobre el incremento del riesgo de incidencia de diabetes tipo 2 en hombres. Willett WC. Vitamin A and lung cancer. Nutr Rev 1990 May; 48 (5): 201-11. Estudio sobre la hipótesis del efecto beneficioso de los carotenoides de la dieta sobre el riesgo de cáncer de pulmón. Ziegler RG. A review of epidemiologic evidence that carotenoids reduce the risk of cancer. J Nutr 1989 Jan; 119 (1): 116-22.


Se revisa la hipótesis del efecto protector de los carotenoides sobre el riesgo de cáncer, señalándose la necesidad de contrastar las hipótesis mediante estudios prospectivos y retrospectivos bien diseñados. Ziegler RG. Vegetables, fruits and carotenoids and the risk of cancer. Am J Clin Nutr 1991 Jan; 53 (Suppl 1): 251S -9S. Revisión del efecto beneficioso del consumo de frutas, verduras y carotenoides sobre el cáncer de pulmón, principalmente, aunque se señalan igualmente indicios que también apuntan a efectos favorables sobre los cánceres de boca, faringe, estómago, colon y vejiga, entre otros. Zudaire M, Yoldi G. Frutas. Guía práctica Consumer n.º 10. Fundación Grupo Eroski, 2003. Guía en la que se describen en 41 frutas su origen, variedades, reseña histórica, descripción, curiosidades y modo de preparación.

10. Enlaces web  www.infoagro.com/frutas/frutas.asp  www.adefrutas.com/enciclopedia  www.nal.usda.gov/fnic/cgi-bin/nut_search.pl  www.fao.org/spanish/newsroom/focus/2003/fruitveg5.htm  www.5aday.gov/index-information.shtml

293

2.9. Frutos secos

Isabel Megías Rangil Miriam Torres Moreno Jordi Salas-Salvadó

Capítulo 2.9. Frutos secos

1. Introducción 2. Tipos de frutos secos y composición nutritiva 3. Efecto antiaterogénico de los componentes nutritivos de los frutos secos 4. Estudios epidemiológicos con frutos secos y evidencias de sus efectos 4.1. California Seventh Day Adventist Study 4.2. Iowa Women’s Health Study 4.3. Nurses’ Health Study 4.4. Walnut Study 4.5. Physicians’ Health Study 5. Estudios de intervención con frutos secos: efecto sobre factores de riesgo cardiovascular 6. Efecto de los frutos secos sobre el peso corporal 7. Prevención del cáncer 8. Efecto de los frutos secos sobre el metabolismo de los hidratos de carbono: frutos secos y diabetes 9. Recomendaciones de los expertos 10. Frutos secos y dieta equilibrada: recomendaciones dietéticas 11. Resumen 12. Bibliografía 13. Enlaces web

Objetivos n Conocer los componentes nutritivos y bioactivos presentes en los frutos secos. n Aprender a relacionar la composición nutritiva de los frutos secos con los posibles efectos sobre la salud asociados a su consumo. n Conocer cuáles son las patologías con las que el consumo de frutos secos parece tener alguna relación. n Saber identificar los mecanismos implicados en la protección cardiovascular que presentan los frutos secos. n Conocer la investigación básica realizada con frutos secos. n Conocer las recomendaciones de las sociedades científicas respecto al consumo de frutos secos. n Aprender a emitir recomendaciones alimentarias para promover el consumo saludable de frutos secos dentro del marco de una dieta equilibrada.

1. Introducción

L

os frutos secos forman parte de la historia de la alimentación humana. Han sido y siguen siendo utilizados como aporte energético y nutritivo, y todavía hoy día forman parte tradicional de varias cocinas del mundo, entre la que destaca la conocida dieta mediterránea. Desde la prehistoria, el ser humano aprendió a romper su cáscara protectora y a valorar su sabor y contenido nutritivo, hecho que le llevó más tarde a cultivarlos. Durante toda la historia, los frutos secos han constituido, por tanto, una fuerte importante de energía para el consumo de ciertos grupos poblacionales marginales. Más recientemente, su elevado contenido en grasa ha influido negativamente en su consumo debido a la “fobia a la grasa” generalizada que se ha extendido en los países industrializados y a un temor a un aumento de peso asociado a su consumo. Aun así, los últimos estudios científicos parecen demostrar que no hay causa justificada para su exclusión de la dieta y que su ingestión no parece asociarse a un mayor grado de obesidad. El contenido nutritivo de los frutos secos es en gran parte el responsable de la protección frente a la enfermedad cardiovascular asociada a su consumo (Tabla 1). Así pues, la mayoría de los frutos secos son excepcionalmente ricos en grasa. Mayormente se trata de grasa insaturada, pues el contenido en ácidos grasos saturados no suele sobrepasar el 10% de su peso. Debido a esto y a su escaso contenido hídrico, su aporte energético es elevado. En cuanto a ácidos grasos, abundan los ácidos oleico y linoleico. A grandes rasgos, los frutos secos pueden ser clasificados en dos grupos según su contenido en grasa insaturada. Así, existen frutos secos como las avellanas, almendras, nueces de Macadamia y pistachos, principalmente ricos en ácidos grasos monoinsaturados, y existen frutos secos ricos en ácidos grasos poliinsaturados, como las nueces. Las nueces, además, poseen cantidades importantes de ácido α-linolénico (18:3 n-3). Los frutos secos presentan también otros rasgos nutritivos característicos. Para empezar, su concentración en proteínas es muy elevada, pues aportan entre 13 y 26 g de proteínas por cada 100 g de alimento. El contenido en hidratos de carbono es en general bajo, con una notable excepción: la castaña, que aporta un 36% de hidratos de carbono. Su contenido en fibra es también destacable, de 6 a 15 g/100 g de fruto seco; y además, presentan cantidades considerables de vitaminas, minerales y otros compuestos fitoquímicos con efectos sobre nuestro organismo. El efecto del consumo de frutos secos sobre la salud ha sido ampliamente estudiado. Los primeros estudios mostraron un marcado efecto de protección cardiovascular, que investigaciones posteriores han corroborado, demostrando su poder hipocolesterolemiante y su efecto antioxidante en el organismo. En la actualidad se sigue investigando, y se empiezan a estudiar sus efectos en la protección contra el cáncer y la diabetes.

299

Capítulo 2.9.

Frutos secos

Tabla 1. COMPOSICIÓN NUTRITIVA DE LOS FRUTOS SECOS (POR CADA 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Alimento

Almendras Avellanas Nueces Cacahuetes Nueces del Brasil Pistachos Castañas Piñones* Nueces de Macadamia* Anacardos* Pecanas*

Energía Proteínas (kcal) (g)


Almidón (g)

Azúcares (g)

Lípidos (g)

Fibra total (g)

576 646 674 577

19,0 13,0 14,5 25,3

4,8 9,6 11,1 9,3

1,7 3,0 2,0 5,0

2,8 6,0 8,5 3,6

53,5 62,0 63,8 49,0

15,0 7,5 5,9 8,2

660 599 174 570

13,0 18,0 3,0 24

3,7 13,4 36,6 14

0,7 3,8 26,9 ND

2,8 8,8 6,7 ND

66,0 53,0 2,7 51

8,3 8,5 6,0 4

720 570 690

8 15 9

13 33 14

ND ND ND

ND ND ND

76 46 72

8 3 10

ND: datos no disponibles. *USDA national nutrient database for standard reference. Release 15, August 2002. Fuente: Favier JC, Ripert JI, Toque C, Feinberg M. Répertoire général des aliments. Table de composition. Technique & Documentation/Inra/Ciqual-Regal. Paris, 1995.

2.Tipos de frutos secos y composición nutritiva Según el Código Alimentario Español, texto legal de referencia a nivel alimentario, las frutas secas o de cáscara son aquellas frutas cuya parte comestible posee en su composición menos del 50% de agua. Según esta definición, pues, son frutos secos las almendras, avellanas, nueces, piñones y las castañas, a pesar de contener estas últimas alrededor del 50% de humedad, valor mucho más elevado que el resto de frutos secos, que contienen aproximadamente un 2-6%. El Código Alimentario no incluye en esta definición alimentos como los cacahuetes, que son considerados en el Capítulo de las leguminosas y en el de las frutas o semillas oleaginosas (aquellos empleados para la obtención de grasas y para el consumo humano).Tampoco nombra en el capítulo de las frutas secas los pistachos, las nueces del Brasil, las nueces de Macadamia, anacardos o las pecanas, que tradicionalmente han sido considerados frutos secos. Aun así, se analizará la composición nutricional y los efectos que tienen todos ellos sobre el organismo.

300

La primera característica de los frutos secos es su escaso contenido hídrico, que varía, según el fruto seco, entre 2 y 6 g de agua por cada 100 g de alimento. Tal y como se ha comentado anteriormente, la castaña posee cantidades de agua mucho más elevadas que el resto de frutos secos. Además de esto, la composición nutritiva de este fruto difiere en grandes rasgos de la del resto de los frutos secos. Su contenido en proteínas es mucho más bajo que el del resto, pues ronda el 3% mientras que los otros frutos secos contienen alrededor del 1520%. De igual forma, poseen tan sólo un 2,7% de lípidos, mientras que el resto de frutos secos supera en su mayoría el 50%. Además, su contenido en hidratos de carbono es mucho más elevado que el del resto de los componentes del grupo, acercándose al 40% en las castañas y siendo de alrededor del 5-10% en la mayoría del resto de frutos. Todo ello las hace nutritivamente diferentes del resto, por lo que sus efectos sobre el organismo serán muy probablemente diferentes. Debido a esto, los estudios de investigación sobre salud y frutos secos no consideran las castañas como un fruto se-

I. Megías Rangil | M. Torres Moreno | J. Salas-Salvadó

Tabla 2. COMPOSICIÓN LIPÍDICA DE LOS FRUTOS SECOS (POR 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Alimento

Almendras Avellanas Nueces Cacahuetes Nueces del Brasil Pistachos Castañas Piñones* Nueces de Macadamia* Anacardos* Pecanas*

Grasa total (g)

AGS (g)

AGMI (g)

AGPI (g)

53,5 62,0 63,8 49,0 66,0 53,0 2,7 51 76 46 72

4,2 4,6 5,2 9,2 16,1 6,7 0,47 8 12 9 6

36,6 48,7 11,6 23,5 23 35,7 1 19 59 27 41

10 5,8 44,2 14 24,1 8 1,1 21 1,5 8 22

AGS: ácidos grasos saturados; AGMI: ácidos grasos monoinsaturados; AGPI: ácidos grasos poliinsaturados. *USDA national nutrient database for standard reference. Release 15, August 2002. Fuente: Favier JC, Ripert JI, Toque C, Feinberg M. Répertoire général des aliments. Table de composition. Technique & Documentation/Inra/Ciqual-Regal. Paris, 1995.

co, por lo que, a pesar de serlo según la legislación española actual, no se nombrarán cuando se hable de composición nutritiva de este grupo de alimentos y de sus efectos sobre la salud. Un segundo rasgo importante de los frutos secos es su elevado contenido en proteínas, que va del 8% en las nueces de Macadamia al 25,3% en los cacahuetes. Su contenido medio es del orden del 15%. Un hecho destacable es la riqueza en arginina que presenta la proteína de los frutos secos: se trata del segundo aminoácido más abundante en este grupo de alimentos. El contenido medio de arginina de los frutos secos oscila entre los 2 y los 3 g por cada 100 g de alimento. Investigaciones recientes sugieren que este aminoácido, al ser un precursor del óxido nítrico, podría proteger del proceso aterogénico (ver Capítulo 1.15). En cuanto a su composición nutritiva, el rasgo más destacable en todos ellos es su elevado contenido en lípidos. Su escasa humedad y su gran concentración en lípidos hacen que sean alimentos de contenido calórico considerable: aportan unas 570 a 720 kcal por cada 100 g de alimento, o lo que es lo mismo, unas 170 a 215 kcal por cada ración de 25-30 g. Su contenido en lípidos varía desde alrededor de 46 g/100 g de alimento en el caso de los anacardos hasta los 66 g/100 g en las nueces del Brasil, repre-

sentando pues, en la mayoría de los frutos secos, más del 50% de su peso. En la Tabla 2 puede observarse la composición lipídica de los frutos secos, y en la Tabla 3 su composición en ácidos grasos. Los lípidos que contienen son en su mayoría insaturados. El contenido en ácidos grasos saturados es escaso y se sitúa en la mayoría de los casos por debajo de los 6 g por cada 100 g de alimento. Los frutos secos que presentan mayor concentración en grasa saturada son las nueces del Brasil (16,1 g/ 100 g de alimento) y las nueces de Macadamia (12 g/100 g). Les siguen los cacahuetes, con 9,2 g de grasa saturada/100 g, los anacardos, con 9 g/100 g, y los piñones, con 8 g/100 g. De entre los ácidos grasos saturados, abundan sobre todo el palmítico (16:0) y el esteárico (18:0). Contienen también pequeñas cantidades de mirístico (14:0), mientras que su contenido en cáprico y láurico (10:0 y 12:0 respectivamente) es nulo. Por otro lado, los frutos secos son especialmente ricos en ácidos grasos mono y poliinsaturados. La mayoría de los frutos secos contienen cantidades importantes de monoinsaturados, cantidades que van desde el 11% en el caso de las nueces, hasta el 48 y el 59% en el caso de las avellanas y las nueces de Macadamia. Las nueces son el fruto seco que presenta menor contenido de grasa monoinsaturada (aproxi-

301

Capítulo 2.9.

Frutos secos

Tabla 3. COMPOSICIÓN EN ÁCIDOS GRASOS DE ALGUNOS FRUTOS SECOS (PORCENTAJE DE GRASA TOTAL POR PESO) Ácido graso Alimento

Almendras Avellanas Nueces Nueces de Macadamia Cacahuetes Pecanas Pistachosa Piñonesb Nueces del Brasilc Anacardosc

Grasa total

10:0 12:0 14:0 16:0 18:0 18:1 n-9 18:2 n-6 18:3 n-3 (Cáprico) (Láurico) (Mirístico) (Palmítico) (Esteárico) (Oleico) (Linoleico) (α-linolénico)

52,2 62,6 56,6 73,2

0 0 0 0

0 0 0 0

0,6 0,2 0,0 0,6

6,6 5,0 3,7 8,5

1,9 2,0 2,5 3,7

63,7 77,7 21,0 55,8

20,1 9,3 59,2 1,7

0,7 0,2 5,8 Tr

49,2 67,6 53,0 60,0 66

0 0 0 0 ND

0 0 0 0 ND

0,1 0 0,1 Tr ND

10,5 6,1 12,3 6,3 ND

2,2 1,5 2,4 4,5 ND

48,1 60,9 53,7 36,6 ND

31,6 23,6 29,3 45,2 23,81

Tr 1,0 0,5 1,0 0,06

46

ND

ND

ND

ND

ND

ND

7,66

0,16

Tr: trazas; ND: datos no disponibles. a Favier JC, Ripert JI, Toque C, Feinberg M. Répertoire général des aliments. Table de composition des corps gras. Technique & Documentation/Inra/Ciqual-Regal. Paris, 1987. b Datos propios no publicados. c USDA national nutrient database for standard reference. Release 15, August 2002. Fuente: Kris-Etherton PM, Yu-Poth S, Sabaté J, Ratcliffe HE, Zhao G, Etherton TD. Nuts and their bioactive constituents: effects on serum lipids and other factors that affect disease risk. Am J Clin Nutr 1999; 70: 504S-11S.

madamente un 11,6%). Otros frutos secos contienen cantidades moderadas de monoinsaturados; es el caso de los piñones, con un 19%, los cacahuetes y las nueces del Brasil, con un contenido aproximado del 23%, o de los anacardos, con un 27%. Por último, destacan por su contenido en grasa monoinsaturada sobre todo las avellanas y nueces de Macadamia, seguidas de las pecanas, las almendras y los pistachos. El ácido graso monoinsaturado predominante es el ácido oleico (18:1 n-9). Éste representa, en la mayoría de los frutos secos, un porcentaje considerable de su grasa. Por ejemplo, representa alrededor del 77,7% de la grasa de las avellanas, el 63 y el 60% en las almendras y las pecanas respectivamente, y el 55% en las nueces de Macadamia. Por el contrario, tan sólo representa el 21% de la grasa de las nueces. En lo que se refiere a la grasa poliinsaturada, abunda sobre todo en las nueces, que contienen alrededor del 44% de ácidos grasos poliinsaturados (AGPI). Otros frutos secos presentan concentra-

302

ciones moderadas de AGPI; éste es el caso de las nueces del Brasil, con un 24,1% de AGPI, las pecanas, con un 22% y los piñones, con un 21%. En cuanto a ácidos grasos, abundan sobre todo el linoleico (18:2 n-6) y, en menor cantidad, el α-linolénico (18:3, n-3). La mayoría de estos alimentos presentan cantidades moderadas de linoleico (del orden del 20 al 30% de su peso). Destacan las nueces, con un 59,2% de su grasa en forma de linoleico, y los piñones, con un 45,2%. Los frutos secos con menor contenido son las nueces de Macadamia, con tan sólo un 1,7% de su grasa en forma de linoleico, los anacardos, con un 7,6% y las avellanas, con un 9,3%. En general, los ácidos oleico y linoleico representan más del 75% del aporte graso en los frutos secos, aunque cada fruto posee su propio perfil lipídico. Los frutos secos poseen cantidades más bien pequeñas de ácidos grasos poliinsaturados de tipo n-3 como el ácido α-linolénico.Tan sólo un fruto seco destaca como fuente vegetal importante de este ácido graso: la nuez, que contiene alre-


Tabla 4. COMPOSICIÓN EN ELEMENTOS MINERALES DE LOS FRUTOS SECOS (POR CADA 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE. PRODUCTO SIN SAL AÑADIDA) Alimento

Almendras Avellanas Nueces Cacahuetes Nueces del Brasil Pistachos* Castañas Piñones* Nueces de Macadamia* Anacardos* Pecanas*

Calcio (mg)

Hierro (mg)

Magnesio Fósforo (mg) (mg)

Potasio (mg)

Cobre* (mg)

Zinc* (mg)

Sodio (mg)

250 188 93 60 178

4,2 3,7 2,5 2,4 3,1

250 160 159 175 318

470 310 359 375 595

800 600 480 700 680

1,11 1,72 1,59 0,67 1,77

3,36 2,45 3,09 3,31 4,59

6 3 7 9 2

110 40 26 70

4,20 0,9 9,20 2,65

120 33 233 118

485 74 508 198

1.042 500 599 363

1,32 ND 1,03 0,57

2,30 ND 4,25 1,29

10 9 4 4

45 70

6,0 2,53

260 121

490 277

565 410

2,22 1,20

5,60 4,53

16 0

ND: datos no disponibles. *USDA national nutrient database for standard reference. Release 15, August 2002. Fuente: Favier JC, Ripert JI, Toque C, Feinberg M. Répertoire général des aliments. Table de composition. Technique & Documentation/Inra/Ciqual-Regal. Paris, 1995.

dedor del 6% de su grasa en forma de linolénico. El resto de frutos secos presentan concentraciones que oscilan entre el 0,06 y el 1% del contenido graso total. El contenido en hidratos de carbono es escaso; se sitúa entre el 3,7% del peso en el caso de la nuez del Brasil hasta el 13-14% en los pistachos, piñones, las pecanas y las nueces de Macadamia. En la mayoría de los frutos secos, más del 50% de los hidratos de carbono se encuentran en forma de azúcares. La cantidad de fibra dietética que presentan los alimentos de este grupo es importante. Destacan como fuente importante de fibra las almendras, que contienen 15 g de fibra por cada 100 g de alimentos. La mayoría de frutos secos poseen cantidades entre los 6 y los 10 g/100 g (avellanas, nueces, cacahuetes, nueces del Brasil, pistachos, nueces de Macadamia y pecanas). Tan sólo algunos frutos secos contienen cantidades más moderadas, como los anacardos, 3 g/100 g o los piñones, 4 g/100 g. Así pues, una ración de frutos secos de 25 o 30 g podría proporcionarnos entre 7 y 8 g de fibra dietética, de manera que contribuiría en un 23% a la ingesta media recomendada de fibra dietética (3035 g/día). La cantidad de fibra soluble que contie-

nen los frutos secos oscila entre 0,1 y 0,2, mientras que el contenido de fibra insoluble es mucho mayor: de 3,7 a 8,6 g/100 g. Los frutos secos también poseen un perfil vitamínico y mineral interesante. En las Tablas 4 y 5 pueden encontrarse datos sobre composición vitamínica y en minerales. Entre otros, cabe destacar su contenido en calcio. Destacan sobre todo las almendras, pues contienen 250 mg por cada 100 g de alimento, y les siguen las avellanas y las nueces del Brasil, con 188 y 178 mg/100 g, respectivamente. El resto de frutos secos presentan cantidades más moderadas, entre 45 y 100 mg/100 g de alimento. Así pues, los frutos secos podrían ser un buen complemento dietético para incrementar la ingesta de calcio. El contenido en hierro de los frutos secos también es considerable. Contienen cantidades de entre 2,4 mg en el caso de los cacahuetes hasta 6 mg/ 100 g en el caso de los anacardos. El contenido medio de este mineral es de 2,5 a 4 mg/100 g de alimento. Es bien conocido que la absorción del hierro en los alimentos vegetales es mínima (hierro no hemo), por lo que a pesar de su riqueza en este microelemento, su biodisponibilidad es más bien baja.

303

Capítulo 2.9.

Frutos secos

Tabla 5. CONTENIDO VITAMÍNICO DE LOS FRUTOS SECOS (POR CADA 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Alimento

Vit. C (mg)

Vit. E (mga)

Almendras Avellanas Nueces Cacahuetes Nueces del Brasil Pistachosb Castañas Piñonesb Nueces de Macadamiab Anacardosb Pecanasb

Tr 1 3 0 Tr

24 25 4,1 8,5 7

Folatos Tiamina Vit. B6 Riboflavina (μg) (mg) (mg) (mg)

70 113 155 110 12

0,21 0,5 0,4 0,8 1

0,11 0,57 0,67 0,3 0,21

0,78 0,13 0,14 0,13 0,08

Niacina (mg)

3,3 1,1 1,1 15 0,8

Ác. pantoténico (mg)

0,49 1,3 1,4 2,7 0,24

2,30 Tr 1,90 0,70

4,26 1,2 3,50 0,57

50 141 57 10

0,84 0,2 0,81 0,71

1,70 0,33 0,11 0,36

0,16 0,1 0,19 0,09

1,42 0,5 3,57 2,27

0,51 0,47 0,21 0,60

0 1,10

0,57 4,05

69 22

0,20 0,66

0,26 0,21

0,20 0,13

1,40 1,17

1,22 0,86

Tr: trazas. a mg de equivalentes en α-tocoferol. b USDA national nutrient database for standard reference. Release 15, August 2002. Fuente: Favier JC, Ripert JI, Toque C, Feinberg M. Répertoire général des aliments. Table de composition. Technique & Documentation/Inra/Ciqual-Regal. Paris, 1995.

Los frutos secos poseen también cantidades considerables de elementos minerales como el magnesio, contenido medio de 150 a 250 mg/100 g de alimento; fósforo, contenido medio de 200 a 500 mg/100 g y potasio, contenido medio de 500 a 1.000 mg/100 g. También son fuente de cobre y zinc. El contenido en sodio, si el fruto seco se presenta natural, sin sal añadida, es bajo. Dada su riqueza en lípidos, los frutos secos contienen cantidades importantes de vitaminas liposolubles. Así por ejemplo, su concentración en vitamina E es elevada, sobre todo en el caso de las almendras y avellanas, que poseen 24 y 25 mg de equivalentes en α-tocoferol por cada 100 g de alimento. El resto de frutos secos poseen cantidades de entre 0,57 (nueces de Macadamia y anacardos) y 8,5 mg/100 g (cacahuetes). Las almendras y las avellanas son especialmente ricas en α-tocoferol, mientras las nueces, pecanas y pistachos son ricas en γ-tocoferol. Ninguno de los frutos secos destaca por su contenido en β- o δ-tocoferol. Otro compuesto vitamínico destacable es el ácido fólico, o los folatos. El contenido en los frutos secos es variable, pero en general se sitúa entre los 50 y los

304

150 µg por cada 100 g de alimento. La nuez del Brasil y las pecanas presentan un contenido algo más bajo: poseen 12 y 22 µg/100 g, respectivamente.También aportan cantidades considerables de tiamina, niacina y riboflavina. El contenido en vitamina C es más bien bajo. Además de todos éstos, los frutos secos poseen otros componentes nutritivos interesantes y con actividad en nuestro organismo. Así pues, no es nada despreciable el contenido en fitoesteroles y otros componentes fitoquímicos. En la Tabla 6 puede observarse el contenido en fitoesteroles de algunos frutos secos. Tal como puede observarse, el contenido total no es nada despreciable y se sitúa entre los 72 mg de las nueces y los 214 mg de los pistachos, siendo el contenido medio de 130 mg por cada 100 g de alimento. El fitoesterol más abundante en todos ellos es el βsitosterol, que en todos los casos representa mucho más del 50% del total en fitoesteroles. El contenido en colesterol de los frutos secos es nulo. El contenido en otros fitoquímicos es también destacable. Así pues, los frutos secos contienen ácido elágico, flavonoides, compuestos fenólicos, luteína (otro compuesto antioxidante) y tocotrienoles.


Tabla 6. CONTENIDO EN FITOESTEROLES DE ALGUNOS FRUTOS SECOS (POR CADA 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE) Alimento

Almendras Avellanas Nueces Pistachos Piñones Nueces de Macadamia Anacardos Pecanas

Fitoesteroles totales (mg)

Estigmasterol (mg)

Campesterol (mg)

β-sitosterol (mg)

120 96 72 214 141 114 158 102

4 1 1 4 ND 0 ND 3

5 6 7 10 ND 7 ND 5

111 89 64 199 ND 107 ND 89

ND: datos no disponibles; Tr: trazas. Fuente: USDA national nutrient database for standard reference. Release 15, August 2002.

Los frutos secos destacan por su gran potencial antioxidante. Investigaciones científicas recientes, en las que se ha analizado el poder antioxidante de todo tipo de alimentos de origen vegetal, han concluido que las nueces contienen cerca de 20 mmol de antioxidantes por cada 100 g de alimento; por lo que resultaron ser el segundo alimento, después del escaramujo, con un mayor contenido en antioxidantes. Las pecanas resultaron ser también muy ricas en antioxidantes, con una concentración media de 8,28 mmol por cada 100 g. Las avellanas, almendras, nueces del Brasil, Macadamias, piñones, pistachos y anacardos presentaron concentraciones significativas comparadas con otros vegetales: de 0,95 a 0,18 mmol/100 g de alimento. La cobertura comestible de los frutos secos resultó ser el lugar donde se concentraban en mayor grado los componentes antioxidantes.

3. Efecto antiaterogénico de los componentes nutritivos de los frutos secos Dada la composición nutritiva de los frutos secos, son varios los mecanismos propuestos sobre la protección cardiovascular que este grupo de alimentos parece proporcionar. En la Tabla 7 puede observarse un resumen de todos ellos.

Para empezar, a pesar de su elevado contenido en grasa, los frutos secos son alimentos de bajo contenido en ácidos grasos saturados, con lo que su ingesta no promovería un incremento de la fracción grasa saturada de la dieta, elemento principal de control para evitar factores de riesgo cardiovascular tales como la hipercolesterolemia. Su alta concentración en grasa mono y poliinsaturada tendría también efectos moduladores sobre el perfil lipídico. Así pues, promovería una disminución del colesterol total o del LDL-colesterol, y un incremento de la fracción HDL (ver Capítulo 4.19). Su elevada concentración en vitamina E y otros compuestos antioxidantes protege a las partículas LDL de la oxidación, evitando así el inicio y la progresión de la agregación de las partículas y el proceso aterogénico (ver Capítulos 1.20 y 4.19). La fibra también posee en nuestro organismo efectos relacionados con la protección cardiovascular. En primer lugar, posee efecto saciante, debido al llenado gástrico que produce, de manera que podría contribuir a una menor ingesta energética evitando un exceso calórico que podría promover la obesidad, factor de riesgo cardiovascular. Además, las dietas ricas en fibra suelen asociarse a una mayor ingesta de alimentos de origen vegetal y un menor consumo de alimentos de origen animal, es decir, a perfiles lipídicos en la dieta más cardiosaludables. La fibra también posee efecto quelante, enlentece el grado de digestión y el grado de absorción de varios elementos nutritivos, entre ellos

305

Capítulo 2.9.

Frutos secos

Tabla 7. MECANISMOS DE PROTECCIÓN CARDIOVASCULAR DE LOS FRUTOS SECOS Nutrientes

Bajo contenido en grasa saturada

• No promueve alteración perfil lipídico

Elevado contenido en grasa monoinsaturada

• Promueve disminución fracción LDL y colesterol total e incremento de fracción HDL • Menor oxidación de las partículas LDL • Reducción de la presión arterial • Disminución de la trombosis • Mejor control del metabolismo de la glucosa en diabéticos

Elevado contenido en grasa poliinsaturada

• Promueve disminución del colesterol total y LDL-colesterol

Ácidos grasos n-3

• Disminución de triglicéridos • Disminución de las LDL e incremento de las HDL • Reducción de la presión arterial • Control de procesos inflamatorios y disminución de la trombosis

Alta concentración de fibra

• • • • • •

Proteína rica en arginina

• Precursor óxido nítrico • Proporción arginina/lisina óptima

Elevada concentración de vitamina E

• Evita oxidación partículas LDL

Compuestos antioxidantes

• Evita oxidación

Elevada concentración de folatos

• Concentración óptima de homocisteína

Fitoesteroles

• Inhibición de la absorción del colesterol

Otros fitoquímicos

• • • •

Magnesio y cobre

• Protección frente al proceso aterogénico

el colesterol. Se ha propuesto también otro mecanismo de reducción de las concentraciones plasmáticas de colesterol en el cual se ha implicado a la fibra dietética: su fermentación en el colon produciría ácidos grasos de cadena corta, entre ellos

306

Mecanismos propuestos

Promueve peso corporal óptimo Promueve sensación de llenado gástrico Disminución absorción colesterol Disminución LDL-colesterol Retraso absorción elementos nutritivos Producción de propionato

Efecto hipocolesterolemiante Acción antioxidante Inhibición de la agregación plaquetaria Control del proceso de inflamación

propiónico, que podría inhibir la síntesis hepática de colesterol. También podría provocar un secuestro de los ácidos biliares, promoviendo su excreción y una disminución de su concentración en sangre (ver Capítulo 1.10).


Otro compuesto que parece tener efecto antiaterogénico es la arginina, aminoácido abundante en la proteína de los frutos secos. La arginina es precursora del óxido nítrico, un potente vasodilatador endógeno que induce la relajación del músculo liso vascular. Además, el óxido nítrico posee otros efectos antiaterogénicos: inhibe la agregación plaquetaria, la adherencia de los monocitos y la proliferación de las células del músculo liso vascular (ver Capítulo 1.15). Además, la proteína de los frutos secos presenta un bajo contenido en lisina, lo cual podría ser también ventajoso, pues, tanto en experimentación animal como en humanos, una baja ratio lisina/arginina parece relacionarse también con efectos antiaterogénicos. La riqueza en ácido fólico de estos alimentos podría ser otro protector cardiovascular. Parece ser que ingestas óptimas de ácido fólico promoverían unos bajos niveles de homocisteína, nuevo factor de riesgo cardiovascular (ver Capítulo 1.22). Los fitoesteroles de los frutos secos también parecen tener efecto hipocolesterolemiante: su ingesta disminuye la absorción de colesterol gracias a una disminución de la solubilidad micelar del colesterol en la luz intestinal, contribuyendo así a una disminución de los niveles de colesterol plasmático. Otros componentes fitoquímicos presentes en los frutos secos también contribuyen a la protección cardiovascular. Parece ser, pues, que pueden actuar como antioxidantes y protectores de las LDL frente a la oxidación. También parece demostrado que algunos polifenoles inhiben la agregación de plaquetas. Finalmente, cabe destacar que algunos fitoquímicos son capaces de interaccionar con el sistema inmune y pueden tener impacto sobre los procesos de inflamación relacionados con la aterogénesis. Algunos investigadores han sugerido también que el alto contenido de los frutos secos en magnesio y cobre contribuiría a disminuir el riesgo cardiovascular.

4. Estudios epidemiológicos con frutos secos y evidencias de sus efectos Dado el perfil nutritivo de los frutos secos, varios investigadores han evaluado el efecto que su

consumo podría tener en la salud humana. Las primeras investigaciones que se realizaron fueron mediante el análisis de estudios prospectivos observacionales. Así pues, el California Seventh Day Adventist Study y el Iowa Women’s Health Study fueron los primeros grandes estudios poblacionales en los que se evaluó la relación entre frutos secos y enfermedad cardiovascular. Poco a poco, y al observar las tendencias positivas en esta relación, la investigación fue orientándose hacia los estudios de intervención dietética, en los que se evaluó el efecto de dietas controladas con distintos frutos secos sobre marcadores intermedios considerados de riesgo cardiovascular.

4.1. California Seventh Day Adventist Study Este fue el primer gran estudio observacional llevado a cabo con frutos secos. Los doctores Fraser, Sabaté y sus colaboradores llevaron a cabo este estudio con 31.000 adventistas del séptimo día de California. El objetivo del estudio fue evaluar la relación entre el consumo de ciertos alimentos y el riesgo de enfermedad cardiovascular en esta población, caracterizada por un elevado grado de vegetarianismo. Además, se trata de una población con un elevado consumo de frutos secos, por lo que resultaba idónea para estudiar diferencias entre consumidores y no consumidores. El estudio fue llevado a cabo en el año 1992. Se estudió a sujetos de raza caucásica mayores de 24 años de edad. Se analizó la ingesta alimentaria de todos ellos mediante un cuestionario de frecuencia de alimentos y se realizaron analíticas y visitas de seguimiento cada año. Un 23% de los individuos consumían frutos secos más de 5 veces/semana y un 40% los consumía de 1-4 veces/ semana. Al cabo de 6 años se extrajeron conclusiones de los datos recogidos: respecto a aquellos que consumían frutos secos menos de 1 vez a la semana (catalogados como de consumo infrecuente), los individuos que los tomaban de 1 a 4 veces por semana presentaron una reducción del riesgo de mortalidad por enfermedad cardiovascular del 27%, y los que los tomaban más de 5 veces por semana presentaron una reducción del riesgo del 53%. De igual forma, los que los tomaban de 1 a 4 veces/semana presentaron también una reduc-

307

Capítulo 2.9.

Frutos secos

Figura 1. Adventist Health Study. Riesgos relativos de enfermedad cardiovascular. Fuente: Fraser. Arch Intern Med 1992.

ción del riesgo de infarto de miocardio del 22%, y los que los consumían más de 5 veces por semana presentaban un riesgo un 51% menor. En la Figura 1 pueden observarse los resultados obtenidos en cuanto riesgo de enfermedad cardiovascular. Estos resultados fueron concluyentes tanto en hombres como en mujeres, y en individuos normo e hipertensivos. El efecto protector de los frutos secos se mostró tanto en los adventistas omnívoros como en los vegetarianos. En el estudio también se analizó la relación entre diferentes factores de riesgo cardiovascular y el momento de la vida en el que se produce un evento cardiovascular; es decir, la esperanza de vida sin evento por enfermedad cardiovascular. Para este subestudio se analizaron los datos de 27.300 adventistas. La esperanza de vida calculada en años sin eventos cardiovasculares resultó menor para los individuos inactivos, las mujeres, los diabéticos, los hipertensos y los individuos con un menor consumo de frutos secos. Estos individuos de mayor riesgo presentaban una reducción de la esperanza de vida sin evento cardiovascular de entre 5 y 9 años y un incremento del riesgo cardiovascular de un 8 a un 16%. Los individuos que consumían frutos secos de forma ocasional o no frecuente desarrollaban enfer-

308

medad coronaria 2,64 años antes que aquellos que consumían frutos secos al menos 5 veces/semana. Los grandes consumidores de frutos secos presentaban un aumento de la esperanza de vida sin eventos coronarios de 5,6 años. Estos resultados sugerían que los frutos secos, además de proteger frente a la enfermedad cardiovascular, favorecían la longevidad sin episodios cardiovasculares. Finalmente, en el año 1997 se evaluaron los factores de riesgo de enfermedad cardiovascular en una muestra de 11.828 ancianos de más de 84 años de esta población adventista. De nuevo los frutos secos aparecieron como protectores: aquellos individuos que los tomaban más de 5 veces por semana presentaban una reducción del riesgo de mortalidad total de un 18% y del riesgo de mortalidad por enfermedad cardiovascular del 39% respecto a los individuos que consumían frutos secos menos de 1 vez a la semana.

4.2. Iowa Women’s Health Study Se trata del segundo gran estudio poblacional realizado en los Estados Unidos. Los resultados del estudio fueron publicados en 1993 y 1996.


Prineas, Kushi y sus colaboradores estudiaron durante 7 años 34.486 mujeres posmenopáusicas. El objetivo del estudio fue observar la relación entre la toma de antioxidantes (dietéticos o a partir de suplementos) y la mortalidad cardiovascular, para evaluar así la hipótesis de que éstos evitan la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) y por tanto el proceso aterosclerótico. Los autores hallaron una relación inversa entre el consumo de vitamina E y el riesgo de muerte por enfermedad coronaria, relación mucho más intensa cuando la vitamina E provenía de fuentes dietéticas y no de suplementos. Dado que los frutos secos son una de las mayores fuentes dietéticas de vitamina E, se observó también una relación inversa entre mortalidad coronaria y consumo de frutos secos. Aquellas mujeres que consumían frutos secos 4 o más veces por semana presentaban un riesgo 40% menor de mortalidad por enfermedad coronaria que aquellas que no consumían frutos secos. Estas primeras evidencias epidemiológicas promocionaron en gran medida la investigación con frutos secos, no sólo a nivel observacional sino también mediante el diseño de estudios de intervención dietética con dietas controladas y enriquecidas en frutos secos. Además, nuevos estudios observacionales han sido publicados recientemente, relacionando, en la mayoría de los casos, los frutos secos con la prevención cardiovascular. En la Tabla 8 puede encontrarse una relación de los estudios más destacados sobre frutos secos y salud.

4.3. Nurses’ Health Study En este estudio se analizaron datos de 86.016 mujeres de entre 34 y 59 años de edad. Se evaluó su ingesta alimentaria mediante un cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos y se recogió información acerca de eventos coronarios mayores y factores de riesgo. De nuevo se observó una relación inversa entre consumo de frutos secos y riesgo cardiovascular. El riesgo relativo de las mujeres que consumían frutos secos más de 5 veces/semana fue de 0,48 comparado con el de las que nunca consumían frutos secos; es decir, las mujeres con un elevado consumo de frutos secos presentaron una disminución del riesgo de enfermedad cardiovascular del 52%.

4.4. Walnut Study Este estudio fue llevado a cabo en Francia por Lavedrine et al. en el año 1994, y publicado posteriormente en 1999. El estudio analizó 793 hombres y mujeres, sus hábitos dietéticos y sus factores de riesgo cardiovascular. El porcentaje de consumidores habituales de aceite de nueces y nueces resultó ser bajo, a pesar de que el estudio se realizó en un área de producción de nueces: únicamente un 20,7% de la población estudiada consumía regularmente este tipo de fruto seco en forma de fruto o en forma de aceite. Se observó que los consumidores habituales mostraban niveles de HDL-colesterol y apoA1 mayores que aquellos individuos que nunca los consumían. No se observó relación alguna entre el consumo de nueces o aceite de nueces y los niveles de LDLcolesterol, colesterol total o apoB.

4.5. Physicians’ Health Study Es el último de los grandes estudios observacionales llevados a cabo en los EE UU. Fue llevado a cabo por Albert y Walter Willet, entre otros, en los años 1982 hasta 1999 y ha sido publicado recientemente, en 2002. Dado que varios de los estudios anteriores habían demostrado la relación entre consumo de frutos secos y menor riesgo de mortalidad por enfermedad cardiovascular, el objetivo de este estudio fue evaluar la asociación entre consumo de frutos secos y muerte súbita cardiaca y otros factores de riesgo de enfermedad cardiovascular en los 21.454 hombres participantes del Physicians’ Health Study. Se evaluó la ingesta alimentaria de los participantes mediante un cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos y se evaluaron los factores de riesgo de los voluntarios durante los 17 años de seguimiento. Los consumidores más frecuentes de frutos secos resultaron ser más jóvenes, practicaban actividad física más frecuentemente, y presentaban mayor tendencia a tomar suplementos de antioxidantes y a tomar alcohol de forma moderada. Después de ajustar los datos, aquellos que consumían frutos secos de forma habitual mostraron menor riesgo de muerte súbita cardiaca. Compa-

309

Capítulo 2.9.

Frutos secos

Tabla 8. ESTUDIOS MÁS DESTACADOS SOBRE FRUTOS SECOS Y SALUD Estudios epidemiológicos de observación Estudio

Tipo de estudio

Publicaciones

Tipo de frutos secos

Comentarios

Adventist Health Study

Prospectivo observacional

Fraser, 1992 Fraser, 1995 Fraser, 1997

Todos en general

Datos de 31.000 adventistas de California. Se evaluó la ingesta de frutos secos mediante un cuestionario de frecuencia de consumo y se catalogó a la población según consumo de frutos secos. El periodo de seguimiento fue en los primeros estudios de 6 años, pero en las últimas publicaciones se analizaron hasta los 12 años

Women’s Health Study


Prineas, 1993 Kushi, 1996

Todos en general

Análisis de 34.486 mujeres posmenopáusicas. Periodo de seguimiento de 7 años

Nurses’ Health Study


Hu, 1998 Jiang, 2002

Todos en general

Estudio de 86.016 mujeres. Evaluación de la ingesta mediante cuestionarios de frecuencia de consumo de alimentos. Periodo de seguimiento de 14 años

Walnut Study

Estudio transversal

Lavedrine, 1999

Nueces

Análisis de 793 hombres y mujeres franceses que vivían en un área de producción de nueces. Se evaluó la ingesta de nueces y aceite de nueces, y se realizaron analíticas sanguíneas

Physicians’ Health Study


Albert, 2002

Todos en general

Se estudió a 21.454 hombres y se catalogó a la población según frecuencia de consumo de frutos secos. El periodo de seguimiento fue de 17 años

rándolos con aquellos que tomaban frutos secos menos de 1 vez por semana, aquellos que los tomaban 2 o más veces por semana presentaron un riesgo relativo de muerte súbita de 0,53, es decir, una reducción del riesgo del 47%. De igual forma que en estudios anteriores, se halló una reducción del riesgo de mortalidad por enfermedad cardiovascular en los individuos que consumían frutos secos 2 o más veces por se-

310

mana respecto a aquellos que no tomaban frutos secos nunca o lo hacían de forma esporádica; esta reducción fue del 30%. También se halló una reducción del riesgo de mortalidad por muerte súbita del 47%. En la Figura 2 puede observarse la reducción del riesgo cardiovascular observada en los individuos consumidores de frutos secos de varios de los estudios epidemiológicos comentados.


Tabla 8. ESTUDIOS MÁS DESTACADOS SOBRE FRUTOS SECOS Y SALUD (cont.) Estudios experimentales de intervención dietética Estudio

Publicaciones


Comentarios

Aleatorizado cruzado

Berry, 1991

Almendras y nueces

Estudio del efecto de dietas ricas en AGMI vs. dietas ricas en AGPI. 12 semanas de intervención por dieta


Berry, 1992

Almendras

Estudio del efecto de dietas ricas en AGMI vs. dietas ricas en HC. 12 semanas de intervención por dieta

Intervención dietética

Spiller, 1992

Almendras

100 g/día de almendras. 9 semanas de intervención. No cambios en el peso corporal


Sabaté, 1993

Nueces

20% ACT en forma de nueces. 4 semanas de intervención con cada tipo de dieta

Intervención dietética con tres tipos de dietas

Abbey, 1994

Almendras y nueces

Tres tipos de dietas consecutivas: a) dieta australiana estándar; b) dieta rica en AGMI con 84 g/día de almendras, y c) dieta rica en AGPI con 68 g/día de nueces. 3 semanas de intervención con cada dieta


Chisholm, 1998

Nueces

78 g/día de nueces asociado a una dieta baja en grasa (30% ACT). 4 semanas de intervención por dieta

Intervención dietética

Durak, 1999

Avellanas

Administración de 1 g/kg peso y día de avellanas


Edwards, 1999

Pistachos

Los pistachos proporcionaron el 20% de ACT en la dieta test


Curb, 2000

Nueces de Macadamia

Dieta rica en AGMI gracias a las nueces de Macadamia


Iwamoto, 2000

Nueces

Administración de 43-57 g/día


Iwamoto, 2002

Nueces

Administración de 44-58 g/día


Zambón, 2000

Nueces

Administración de 41-56 g/día. Dieta mediterránea vs. dieta mediterránea + frutos secos

Intervención dietética controlada

Almario, 2001

Nueces

Cuatro tipos de dietas: normal, normal + frutos secos, baja en grasa, y baja en grasa + frutos secos


Jenkins, 2002

Almendras

Dos tipos de dietas suplementadas con almendras: 73 g/día y 36 g/día


Morgan, 2002

Nueces

Administración de 64 g/día. 6 semanas de intervención con dieta enriquecida en nueces y 6 semanas con la dieta de referencia

311

Capítulo 2.9.

Frutos secos

Tabla 8. ESTUDIOS MÁS DESTACADOS SOBRE FRUTOS SECOS Y SALUD (cont.) Estudios experimentales de intervención dietética Estudio

Publicaciones


Comentarios


Sabaté, 2003

Almendras

Administración de 68 g/día. Introducción progresiva de los frutos secos

Intervención dietética (no diabéticos) + estudio aleatorizado cruzado en diabéticos

Lovejoy, 2002

Almendras

Evaluó el efecto de los frutos secos sobre el perfil lipídico y sobre la acción de la insulina en individuos diabéticos y no diabéticos. 100 g/día de almendras en no diabéticos. Distintos tipos de dieta en los diabéticos

Aleatorizado controlado

McManus, 2001

General

Evaluó dos tipos de dietas para el tratamiento en pacientes con sobrepeso u obesidad


Fraser, 2002

Almendras

Evaluó el efecto sobre el peso corporal de un suplemento diario de 320 kcal en forma de almendras

AGMI: ácidos grasos monoinsaturados; AGPI: ácidos grasos poliinsaturados; ACT: aporte calórico total; HC: hidratos de carbono.

5. Estudios de intervención con frutos secos: efecto sobre factores de riesgo cardiovascular La relación entre frutos secos y salud llevó a los expertos a empezar a investigar sobre el efecto que podría tener introducir frutos secos en la alimentación habitual de una persona. Así pues, este tipo de estudios permitieron comenzar a establecer relaciones directas causa-efecto y por tanto extraer conclusiones claras de los efectos sobre los factores de riesgo que el consumo de frutos secos puede tener. Los primeros estudios de intervención dietética publicados fueron realizados por Berry et al. En éstos, se quiso investigar el efecto que podían tener sobre el perfil lipídico dietas ricas en grasa monoinsaturada, grasa poliinsaturada e hidratos de carbono. En el primero de ellos, publicado en 1991, se compararon los efectos que tenían sobre el perfil lipídico dos tipos de dietas: a) ricas en

312

grasa monoinsaturada y pobres en grasa poliinsaturada (dieta AGMI), y b) ricas en poliinsaturada y pobres en monoinsaturada (dieta AGPI). Para enriquecer la dieta en grasa monoinsaturada se utilizaron alimentos como el aguacate, aceite de oliva y almendras; y para enriquecerla en grasa poliinsaturada se utilizaron aceites de girasol y de soja, y nueces. El aporte nutritivo de ambas dietas era idéntico, a excepción de los nutrientes indicados, pues aportaron un 33,5% de grasas, 15,5% de proteínas y un 51% de hidratos de carbono. Se estudió a 26 individuos en un diseño de tipo cruzado, es decir, todos los individuos pasaron primero por un tipo de dieta y luego por la otra. Entre una dieta y otra hubo un periodo de lavado de 4 semanas, de manera que cada individuo estuvo con cada una de las dietas 12 semanas. Los resultados mostraron una disminución significativa del colesterol total en un 10 y un 16% con la dieta AGMI y la AGPI respectivamente. Los niveles de LDL-colesterol disminuyeron también con ambas dietas mientras que los nive-


Figura 2. Reducción del riesgo de enfermedad cardiovascular de los grupos de máximo consumo de frutos secos (en %).

les de HDL no mostraron cambios significativos. La dieta AGPI parecía incrementar la tendencia hacia la oxidación lipídica. En un segundo estudio, publicado por los mismos autores en 1992, se comparó el efecto de dietas ricas en grasa monoinsaturada, gracias al aceite de oliva, aguacate y las almendras; y dietas ricas en hidratos de carbono. El diseño del estudio fue similar: se estudió a 17 individuos y cada uno de ellos siguió cada una de las dietas durante 12 semanas. El contenido nutritivo de la dieta rica en AGMI fue de 16% de proteínas, 38% de grasa y 49,8% de hidratos de carbono, mientras que la dieta rica en hidratos de carbono contenía un 16% de proteínas, un 60,4% de hidratos de carbono y un 23,2% de grasa. La dieta rica en grasa monoinsaturada produjo un descenso del colesterol total y el LDL-colesterol del 7,7% y del 14,4% respectivamente. La dieta rica en hidratos de carbono no provocó cambios en el perfil lipídico de los individuos. Tras estos estudios, Spiller et al. sometieron a 26 individuos a una dieta con 100 g/día de almendras. El objetivo fue evaluar el efecto que tenía una dieta rica en fibra, con escaso aporte de grasa saturada y colesterol y enriquecida en este fruto seco sobre los niveles de colesterol en sangre. Este tipo

de dieta se asoció a una disminución del colesterol total del orden del 10%, debida a una disminución de las concentraciones de las LDL. No se hallaron cambios en los niveles de HDL. El peso corporal de los individuos no cambió durante el periodo de intervención. En ese mismo año, empezaron las investigaciones del equipo de la Universidad de Loma Linda, en California, dirigidas por Sabaté y Fraser, los investigadores que llevaron a cabo el estudio de los adventistas de California. Éstos diseñaron un estudio de intervención aleatorizado y cruzado en el cual se compararon, en 18 individuos, los efectos de una dieta hipocolesterolemiante tipo Step 1 respecto a una dieta tipo Step 1 enriquecida en nueces (20% del aporte calórico total) sobre el perfil lipídico y la tensión arterial. La dieta enriquecida en nueces se asoció a un mayor descenso de los niveles de colesterol total, LDL y HDL respecto a los conseguidos con la dieta hipocolesterolemiante de referencia. Las reducciones conseguidas con la dieta enriquecida en nueces fueron del orden del 12,4% para el colesterol total, el 16,3% para el LDL-colesterol y el 4,9% para el HDL-colesterol. Los niveles de tensión arterial no mostraron cambios con ninguna de las dietas.

313

Capítulo 2.9.

Frutos secos

Figura 3. Cambios en el perfil lipídico al final de cada periodo dietético. Fuente: Sabaté et al. N Eng J Med 1993.

En la Figura 3 pueden observarse los resultados de este estudio. En 1994, Abbey publicó los resultados de un estudio en el que había evaluado el efecto de dos tipos distintos de dietas: una rica en grasa monoinsaturada, con 84 g/día de almendras, y otra rica en grasa poliinsaturada, con 68 g/día de nueces. El protocolo del estudio fue el siguiente: en primer lugar los individuos estuvieron consumiendo durante tres semanas una dieta típicamente australiana; seguidamente, los individuos pasaron a seguir la dieta enriquecida en almendras durante otras tres semanas, y por último pasaron a la dieta rica en nueces durante 3 semanas más. Cuando se comparó el perfil lipídico conseguido con los tres tipos de dietas, se observó que los niveles de colesterol total y LDLcolesterol se redujeron en un 7 y un 5% con la dieta rica en almendras y en un 10 y un 9% con la dieta rica en nueces. No se observaron diferencias significativas en los niveles de HDL-colesterol ni de triglicéridos.

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Chisholm et al. fueron los primeros en empezar a investigar si el efecto hipocolesterolemiante que presentaban los frutos secos también se constataba en individuos con dislipemia. Así pues, en el año 1994, evaluaron el efecto de una dieta baja en grasa (30% del aporte calórico total) y una dieta baja en grasa y enriquecida con 78 g/ día de nueces (38% de grasa) sobre el perfil lipídico de 21 individuos dislipémicos. Ambas dietas pobres en grasa lograron disminuciones de los niveles de colesterol total y LDL-colesterol, pero la diferencia respecto al estado basal fue únicamente significativa con la dieta enriquecida en nueces. Los niveles de HDL aumentaron de manera significativa con ambas dietas. Zambón et al. y Almario estudiaron también el efecto del consumo de nueces en individuos dislipémicos. Así pues, en el Barcelona Walnut Study, Zambón estudió a 49 hombres y mujeres hipercolesterolémicos. Se evaluó el efecto de dos tipos de dietas mediante un estudio de tipo cruzado, de manera que cada una de las dietas fue seguida por los par-


ticipantes durante 6 semanas. No hubo periodo de lavado entre ambas. La primera de las dietas era una dieta tipo mediterránea, con aceite de oliva como grasa culinaria principal y ningún tipo de frutos secos. La segunda dieta era nutritivamente similar a la anterior pero enriquecida con un suplemento diario de nueces (entre 41-56 g/día, 18% del aporte calórico total), de manera que éstas sustituían el 35% de la grasa monoinsaturada de la dieta tipo mediterránea. El colesterol total y LDL-colesterol disminuyeron un 9% y un 11,2% respectivamente con la dieta rica en nueces, y un 5 y un 5,6% con la dieta control. Los autores no observaron cambios significativos en el peso corporal de los participantes. Almario et al. evaluaron el efecto de dietas ricas en nueces y dietas con un contenido moderado en grasa en individuos con dislipemia mixta. Se ensayaron 4 tipos de dietas que los participantes siguieron una tras otra durante un periodo de 5,5 meses en total. De esta manera los individuos estuvieron en primer lugar con su dieta habitual, posteriormente con su dieta habitual más un suplemento de nueces (48 g/día), luego con una dieta baja en grasa (20% aporte calórico total) y por último con una dieta baja en grasa y enriquecida en nueces (48 g/día). Únicamente la dieta baja en grasa y enriquecida en frutos secos comportó reducciones significativas de los niveles de colesterol total y LDL-colesterol. La suplementación con nueces no incrementó las concentraciones de HDL-colesterol ni se asoció a cambios en el peso corporal. Edwards también estudió el efecto del consumo de frutos secos en individuos moderadamente hipercolesterolémicos; en concreto estudió el efecto del consumo de pistachos. Mediante un estudio aleatorizado cruzado evaluó el efecto que podía tener sustituir un 20% del aporte calórico total por pistachos. Los resultados mostraron una disminución de los niveles de colesterol total y un incremento de la fracción HDL. En este estudio, la disminución que se produjo en los niveles de LDLcolesterol y triglicéridos no fue significativa. Jenkins quiso ir más allá y estudió el efecto del consumo de frutos secos no sólo sobre el perfil lipídico sino sobre otros factores de riesgo como el grado de oxidación de las LDL, la homocisteína, la lipoproteína (a) y el óxido nítrico pulmonar. Se estudió, en 27 sujetos dislipémicos, el efecto de una dieta baja en grasa y en grasa saturada con 3 tipos de suplementos distintos. Así, la dieta era su-

plementada bien con una dosis diaria de almendras (73 g/día), bien con una dosis de madalenas modificadas (147 g/día, de manera que aportaban igual contenido de energía, grasa saturada y poliinsaturada y fibra que las almendras) o bien con media dosis de almendras y media dosis de magdalenas. Todos los suplementos proporcionaban el 22,2% del aporte calórico total. Los resultados referentes al perfil lipídico mostraron que parecía haber una relación dosis dependiente entre el consumo de almendras y las reducciones en los niveles de colesterol conseguidas: en ambas dietas con almendras se consiguieron reducciones en el colesterol total y LDL-colesterol respecto a la dieta de referencia (dieta con magdalenas); con la dosis completa de almendras se consiguieron reducciones del 9,4% del LDL-colesterol y con la media dosis reducciones del 4,4%. Con ambas dietas ricas en almendras se observaron incrementos en los niveles de HDLcolesterol. Con la dieta únicamente rica en almendras se halló también una reducción significativa en los niveles de lipoproteína (a). Las dietas ricas en almendras mostraron también menor grado de oxidación en las partículas LDL. No se hallaron diferencias significativas respecto a la dieta de referencia en los niveles de homocisteína, óxido nítrico, proteína C reactiva ni presión arterial. Morgan et al. también estudiaron en 2002 el efecto del consumo de nueces sobre 67 individuos dislipémicos. El estudio fue aleatorizado y cruzado, de manera que los individuos estuvieron durante 6 semanas con una dieta baja en grasa y colesterol y después pasaron de manera aleatoria a una dieta con 64 g de nueces/día o siguieron con la misma dieta para cambiar al cabo de 6 semanas al otro tipo de dieta. La dieta enriquecida en nueces se asoció en estos pacientes a una disminución de los niveles de triglicéridos del orden del 15% y a una reducción del colesterol total y LDL del orden del 3%. Los niveles de HDL se incrementaron en un 2%. No se hallaron cambios significativos en otros factores propuestos de riesgo cardiovascular, como los parámetros de coagulación o los niveles de homocisteína. En los últimos años, también se han publicado varios estudios mostrando los efectos del consumo de otros frutos secos como las avellanas o las nueces de Macadamia. Además, también se ha investigado sobre el efecto que tienen sobre individuos japoneses.

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Iwamoto et al. han publicado dos artículos con estudios de diseño cruzado en los que se demuestra que el efecto hipocolesterolemiante de los frutos secos también ocurre en hombres y mujeres japoneses a dosis de 43 a 57 g de nueces al día. Durak ha demostrado que dosis de 1 g/kg de peso y día de avellanas provocan una disminución del colesterol total y LDL-colesterol a la vez que incrementa los niveles de triglicéridos y HDL. Curb (2000) y Garg (2003) han evaluado recientemente el efecto del consumo de nueces de Macadamia sobre el perfil lipídico. En concreto Garg observó reducciones del colesterol total y LDL-colesterol del orden del 3 y 5% respectivamente, e incrementos de los niveles de HDL de casi el 8%. Así pues, parece ampliamente demostrado que incorporar frutos secos, dentro del marco de una alimentación equilibrada, puede contribuir a la mejora de ciertos factores de riesgo cardiovascular, entre ellos, el perfil lipídico.

6. Efecto de los frutos secos sobre el peso corporal Un tema que preocupa y ha preocupado siempre tanto a investigadores como a consumidores de frutos secos es el posible incremento de peso asociado a su consumo. Los frutos secos son alimentos de elevado contenido graso, y por tanto de elevada densidad energética. Por eso, su consumo podría producir un exceso energético que pueda verse acompañado de un aumento de peso. Sin embargo, los diferentes estudios realizados hasta el momento no corroboran estos datos. Los primeros estudios prospectivos observacionales aportan datos sobre el peso corporal o el Índice de Masa Corporal (IMC) en relación al consumo de frutos secos de las poblaciones estudiadas. En 1995, Soriguer et al. analizaron la ingesta dietética de 777 muchachas en edad escolar: no hallaron diferencias significativas entre el IMC de los distintos grupos de individuos agrupados según el consumo de frutos secos. Datos obtenidos del Departamento de Agricultura norteamericano de las encuestas alimentarias realizadas de 1994 a 1996 muestran también resultados interesantes: los con-

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sumidores de frutos secos jóvenes y adultos presentan menores IMC que los no consumidores; incluso siendo la ingesta energética total de los consumidores de frutos secos más elevada que la de los no consumidores. Se ha encontrado también una relación inversa entre consumo de frutos secos e IMC en los grandes estudios poblacionales realizados en Estados Unidos. Así pues, en el California Seventh Day Adventist Study (31.200 individuos) y el Nurses’ Health Study (86.000 enfermeras) se observaron relaciones negativas entre consumo de frutos secos e IMC. En el Physicians’ Health Study (21.500 varones) no se halló relación alguna entre ingesta de frutos secos e IMC. Los primeros estudios de intervención dietética con frutos secos no fueron diseñados para evaluar cambios en el peso corporal, sino para evaluar el efecto hipocolesterolemiante o de prevención cardiovascular de éstos. Aun así, varios de ellos recogen datos antropométricos, con lo que se ha podido extraer información y conclusiones al respecto. Estos estudios no muestran diferencias significativas en las variaciones del peso corporal o IMC entre la dieta control y la dieta enriquecida en frutos secos. Estos datos sugieren que la ingesta de frutos secos probablemente no produce ganancia de peso a corto plazo. En un primer grupo de estudios, en los que las dietas control y de intervención eran totalmente controladas pues ambas presentaban el mismo aporte calórico diario (se sustituía el consumo de ciertos alimentos por frutos secos), no se encontraron diferencias significativas en el cambio de peso corporal antes y después de la dieta enriquecida con frutos secos. Así, Jenkins et al. no hallaron cambios significativos en el peso corporal de los individuos cuando estos pasaron de consumir su dieta habitual a una dieta rica en vegetales y con frutos secos. Zambón et al., en un estudio controlado aleatorizado con individuos dislipémicos, tampoco observaron diferencias significativas en el cambio de peso corporal entre la dieta control y la dieta con 41-56 g de nueces/día. Resultados similares han sido publicados a partir de estudios controlados aleatorizados, la mayoría de ellos cruzados, como los llevados a cabo por Hyson (2002) en 22 individuos normolipidémicos, o por Jenkins (2002) en individuos dislipémicos. Otro tipo de estudios, tampoco realizados en principio para evaluar cambios en el peso corporal,


pero con distinto diseño a los anteriores, nos permiten profundizar más en el tema. En estos estudios se evaluaba también el efecto del consumo de frutos secos sobre varios parámetros físicos y bioquímicos. En ellos, se suplementó la dieta en frutos secos sin controlar el aporte energético final de la dieta, es decir, sin sustituir parte de la grasa o la energía de la dieta habitual de los individuos por frutos secos. En éstos, los resultados hallados son similares a los anteriores. Así por ejemplo, Spiller et al., no encontraron cambio en el peso corporal de los participantes después de someterlos a una dieta enriquecida con 100 g/día de almendras (unas 450 kcal/día). Morgan y Clayshutte incrementaron la ingesta energética de los participantes de su estudio un 20% sin encontrar cambios significativos en el peso corporal. Almario no encontró cambios significativos en el peso corporal en los dos grupos de participantes en los que probó la suplementación con frutos secos: individuos con su dieta normal e individuos sometidos a una dieta baja en grasa. A partir de estos resultados, surgió la necesidad de diseñar y evaluar directamente el efecto del consumo de frutos secos sobre el peso corporal o IMC tanto en individuos obesos como en población con normopeso. Así pues, en un estudio aleatorizado, controlado y cruzado, Sabaté et al. evaluaron el efecto del consumo de un suplemento diario de almendras (54 g/día de media) durante 6 meses en 81 hombres y mujeres. No se administró ningún tipo de consejo dietético a los individuos participantes, de manera que la única recomendación que recibieron fue la de incorporar un suplemento diario de frutos secos en su dieta habitual. Se observó un incremento del peso corporal de 0,4 kg, cambio que no resultó significativo. Los autores observaron además que el incremento de peso ocurrió especialmente en aquellos individuos con menor IMC. Se observó también que, de manera involuntaria, los individuos que consumían frutos secos disminuyeron la ingesta de otros alimentos, compensando en parte el exceso energético que podría producirse por el suplemento de frutos secos. Así pues, a pesar del elevado contenido energético y en grasas de los frutos secos, se han establecido varios mecanismos que explicarían por qué el consumo de frutos secos no incrementa el peso corporal de los individuos que los consumen:

a) El consumo de frutos secos podría tener un efecto saciante en los individuos que los consumen, de manera que podría disminuir su apetito y disminuir por tanto la ingesta de otros alimentos que formasen parte del patrón dietético habitual del individuo. b) Algunos estudios parecen corroborar que la absorción de los frutos secos es incompleta, de manera que parte de su contenido nutritivo, sobre todo sus grasas, podrían no digerirse correctamente. Parece ser que las dietas ricas en frutos secos provocan un incremento del contenido de grasa en heces. Además, se ha observado también que durante el consumo de frutos secos los individuos requieren un aporte mayor de energía para mantener estable su peso corporal. c) Se ha sugerido también que los frutos secos podrían alterar de alguna forma el metabolismo energético, compensando así el aporte de energía extra que suponen. Estudios recientes han encontrado datos distintos al respecto: Alper y Mattes observaron que el gasto energético basal aumentó un 11% tras la ingesta habitual de cacahuetes; sin embargo Fraser et al. no hallaron cambios significativos en el gasto energético basal tras la introducción de almendras en la dieta habitual de 81 individuos al cabo de 6 meses de estudio. Existen estudios que demuestran que el consumo de grasa insaturada produce una mayor termogénesis inducida por la dieta, una mayor oxidación de la grasa y una menor acumulación de grasa corporal que la grasa saturada. Además de éstos, ha habido un estudio que ha evaluado el efecto del consumo de frutos secos en pacientes con sobrepeso u obesidad. Este estudio, llevado a cabo por McManus et al., evaluó el efecto de dos tipos de dietas distintas en 101 pacientes con sobrepeso u obesidad. Ambas dietas eran controladas en energía y, además, una de ellas era baja en grasa mientras que la otra presentaba un contenido moderado en grasa, por lo que permitía incluir alimentos característicos de la dieta mediterránea y ricos en grasa monoinsaturada, tales como los frutos secos y el aceite de oliva. Los resultados de este estudio mostraron que, a los 18 meses de intervención, el grupo de pacientes que siguió la dieta baja en grasa había aumentado su peso en 2,9 kg (1,4 kg/m2), mientras que los individuos que habían estado con la dieta moderada en grasa habían disminuido su pe-

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so en 4,1 kg de media (1,6 kg/m2). Así pues, parece ser que una dieta con un contenido moderado en grasa favorece la adherencia al tratamiento del paciente obeso, facilitando la pérdida de peso a medio-largo plazo. Este tipo de dietas permiten una mayor variedad de alimentos en la dieta del obeso. Así pues, introducir alimentos como los frutos secos en la dieta del paciente obeso podría favorecer el cumplimiento dietético y no tendría por qué provocar un incremento del peso de este tipo de pacientes. A pesar del gran número de estudios que existen al respecto, todavía es necesario evaluar mejor en el futuro el efecto que tiene la suplementación con frutos secos sobre el peso corporal para poder establecer conclusiones precisas.

7. Prevención del cáncer Varios de los componentes nutritivos de los frutos secos podrían presentar efectos anticancerosos. Los frutos secos contienen proteínas de origen vegetal, son ricos en grasa mono y poliinsaturada, ricos también en varios componentes con actividad antioxidante tales como la vitamina E o los fitoesteroles, y poseen cantidades moderadas de selenio, ácido fólico y otros componentes fitoquímicos además de proporcionar un considerable contenido en fibra dietética. Todos ellos son nutrientes que han sido catalogados como posibles protectores en relación con el cáncer. Recientes investigaciones han evaluado la relación entre cáncer y dieta. Parece ser que una mayor prevalencia de cáncer se asocia a una ingesta elevada de grasa, sobre todo grasa saturada de origen animal, y al consumo de azúcares refinados. Sin embargo, una alimentación rica en alimentos de origen vegetal, tales como las verduras, frutas y cereales, parece relacionarse con un menor riesgo de esta patología. Por ello, las recomendaciones actuales de los expertos promueven una ingesta elevada de frutas y verduras y en general rica en alimentos de origen vegetal, a la vez que recomiendan evitar el alcohol, la sal en exceso y las dietas ricas en grasa animal.

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El principal mecanismo implicado en la posible protección frente al cáncer de los frutos secos es su potencial antioxidante. Estos antioxidantes neutralizarían los radicales libres, evitando así, entre otros, la oxidación de proteínas y de material genético. Recientes investigaciones llevadas a cabo por Halvorsen et al., en las que se analizaron gran variedad de alimentos vegetales de todo el mundo, han demostrado el gran potencial antioxidante que poseen los frutos secos. En concreto, se demostró que las nueces eran el segundo alimento más rico en antioxidantes de todos los analizados. Las pecanas resultaron ser también ricas en antioxidantes, mientras que el resto de los frutos secos mostraron cantidades más moderadas, aunque nada despreciables. También el contenido en vitamina E de los frutos secos podría contribuir a esta protección, pues la vitamina E procedente de alimentos parece ser una molécula anticarcinógena: consumos deficitarios se asocian a un mayor riesgo de cáncer. La fibra dietética también se ha implicado en la prevención de ciertos tipos de cáncer cómo el cáncer de colon y recto. La fibra produce un aumento del volumen de las heces, de manera que aumenta la velocidad del tránsito intestinal y reduce por tanto el tiempo que éstas entran en contacto con la mucosa intestinal. Así, se produce un menor contacto de los posibles xenobióticos y sustancias cancerígenas con la mucosa, de manera que disminuye la probabilidad de un proceso de iniciación y promoción tumoral. Parece ser, además, que ciertos componentes de los frutos secos podrían tener también cierto efecto regulando la diferenciación y proliferación celular y reparando el daño producido por los carcinógenos sobre el DNA. Hasta el momento, pocos son los estudios que nos muestran una relación clara del efecto de los frutos secos sobre el cáncer, aunque algunos de ellos nos muestran datos interesantes. Así, Petridou et al., en un estudio sobre 84 mujeres, hallaron una relación inversa entre el riesgo de cáncer de endometrio y el consumo de frutos secos, entre otros alimentos (como las legumbres y las semillas). Otros estudios han encontrado una relación inversa también entre consumo de frutos secos y riesgo de cáncer de próstata. Es el caso, por ejemplo, del estudio publicado por Hebert


et al. en 1998, en el que demostraron que los individuos consumidores de frutos secos y aceites de semillas presentaban una menor mortalidad debida a cáncer de próstata. Otro dato interesante es el que nos ofrece de nuevo el estudio de los adventistas de California. El consumo regular de frutos secos de 1 a 4 veces/semana se asoció a una disminución del riesgo de cáncer colorrectal del orden del 33% respecto a los que nunca consumían o los consumían sólo ocasionalmente. Así pues, aunque existen datos que parecen demostrar que los frutos secos podrían asociarse a una disminución del riesgo de ciertos tipos de cáncer, faltan aún evidencias científicas que corroboren que introduciendo estos alimentos en nuestra alimentación se pueda dar lugar a una disminución significativa del riesgo y de la mortalidad asociada.

8. Efecto de los frutos secos sobre el metabolismo de los hidratos de carbono: frutos secos y diabetes Recientemente, diferentes autores se han interesado sobre el efecto que el consumo de frutos secos puede tener sobre la resistencia a la insulina y sobre los niveles de glucemia. Se ha evaluado también si existe relación alguna entre el consumo de estos alimentos y la incidencia de diabetes en la población. Como se ha expuesto anteriormente, los estudios sobre composición nutritiva de los frutos secos y sobre sus efectos sobre el organismo parecen demostrar que existe una relación inversa entre consumo de frutos secos y protección cardiovascular. De igual forma, también existen estudios que relacionan consumo de frutos secos con prevalencia de diabetes. De nuevo, datos del Nurses’ Health Study nos muestran esta relación en un artículo publicado por Jiang et al. en 2002. Para evaluar esta relación se contemplaron los datos de 83.818 mujeres de entre 34 a 59 años de edad y se analizaron todos los datos referentes a la ingesta alimentaria (cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos) y los nuevos

casos aparecidos de diabetes tipo 2. Se halló una relación inversa entre el consumo de frutos secos y el riesgo de sufrir diabetes tipo 2. Aquellas mujeres que consumían frutos secos más de 5 veces por semana presentaban un riesgo relativo de sufrir diabetes tipo 2 de 0,73 respecto a aquellas mujeres que no los consumían nunca o casi nunca; es decir, presentaban una reducción del riesgo del orden del 27%. El análisis de la composición nutritiva de los frutos secos sugiere que este grupo de alimentos podría tener cierto efecto sobre la sensibilidad a la insulina. Diversos estudios han demostrado que una ingesta elevada de grasa mono y poliinsaturada mejora la sensibilidad a la insulina y se relaciona con un riesgo menor de diabetes tipo 2. Otros componentes, como la fibra dietética, han sido relacionados con una disminución tanto de la demanda como de la resistencia a la insulina. Un estudio reciente ha evaluado la relación entre frutos secos y control de la glucemia. Lovejoy et al. estudiaron el efecto que podía tener enriquecer la dieta con 100 g/día de almendras sobre la sensibilidad a la insulina, tanto en pacientes con diabetes tipo 2 como en pacientes sin la patología asociada. La intervención dietética duró 4 semanas. Se observó que en los individuos sin diabetes el consumo de frutos secos no alteraba significativamente la sensibilidad a la insulina. Los diabéticos tampoco se vieron afectados por el consumo de frutos secos: el nivel de glucemia de estos individuos no vio alterado por el enriquecimiento de la dieta con frutos secos. Los resultados de este estudio sugieren que el consumo de frutos secos puede ser seguro para los individuos diabéticos pues no afecta al control de la glucemia. Además, los diabéticos son pacientes de mayor riesgo cardiovascular que la población sana, por lo que podrían verse especialmente beneficiados por la ingesta de frutos secos si se demuestra también en este grupo de población su efecto cardioprotector. Cabe destacar que la mayoría de los pacientes con diabetes tipo 2 presentan sobrepeso u obesidad asociada, por lo que será imprescindible una monitorización del peso corporal de estos individuos cuando se plantee una intervención con frutos secos.

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9. Recomendaciones de los expertos Son varias las sociedades científicas que, a la vista de los resultados anteriores, han comenzado a incluir los frutos secos dentro de sus recomendaciones alimentarias. Por ejemplo, la Sociedad Española de Nutrición Comunitaria ha incluido los frutos secos dentro de sus Guías Alimentarias para la Población Española y dice textualmente que “se recomienda el consumo habitual de frutos secos a la población general, pues parecen proteger de las enfermedades cardiovasculares, contribuyendo de esta manera a disminuir la mortalidad total y aumentar la esperanza de vida de la población. Se recomienda ingerir entre 1 y 5 raciones por semana (una ración son 25 g de frutos secos, peso neto, sin cáscara) para adultos sanos sin obesidad ni sobrepeso”. La Sociedad Española de Arteriosclerosis recomienda también el consumo de frutos secos: “Se recomienda el consumo de almendras, avellanas, nueces, castañas y d tiles y se recomienda evitar el consumo de frutos secos “procesados” y salados. Por su alto valor energético se desaconsejan en personas con tendencia al sobrepeso. Se recomienda limitar la ingesta en cacahuetes, pues son muy ricos en grasa saturada”. Por último, la AHA (American Heart Association), en su último informe dirigido a profesionales de la salud, recomienda incrementar la ingesta de, entre otros alimentos, los frutos secos: “Para reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares la AHA recomienda, entre otros, mantener unos niveles óptimos de colesterol y un perfil lipídico correcto. Para ello, entre otras recomendaciones, propone aumentar la ingesta de vegetales, pescado, legumbres y frutos secos”. Como último dato interesante, cabe destacar que desde julio de 2003, la Food and Drug Administration, administración norteamericana que regula y controla todo lo referente a fármacos y alimentos, permite a los productores de frutos secos incorporar en el etiquetado de estos alimentos la siguiente declaración: “Las evidencias científicas sugieren, pero no demuestran, que consumir 45 g diarios de frutos secos como parte de una dieta baja en grasa saturada y colesterol puede reducir el riesgo de enfermedad coronaria”.

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Éste ha sido el resultado de un riguroso estudio de la documentación científica sobre frutos secos y salud a petición de los productores norteamericanos.

10. Frutos secos y dieta equilibrada: recomendaciones dietéticas Como conclusión de los datos de todos los estudios realizados y expuestos en este Capítulo se debería por tanto comenzar a educar a la población sobre los efectos reales que el consumo de frutos secos tiene sobre el organismo humano. Toda esta información permite que cada individuo pueda decidir si desea introducir los frutos secos en su alimentación habitual. Los pacientes de elevado riesgo cardiovascular o con antecedentes familiares o personales deberían estar en nuestro primer nivel de actuación, pero dada la elevada tasa de enfermedad cardiovascular que presentan hoy día todas las sociedades industrializadas, promover una disminución del riesgo es básico en toda la población. Los individuos de elevado riesgo cardiovascular requieren una monitorización dietética intensiva, pues es necesario controlar el resto de los factores de riesgo asociados y los factores dietéticos que pueden modificarlos. Así pues, los frutos secos, en cantidades moderadas, deberían formar parte de nuestra dieta regular y habrían de tomarse, por tanto, entre 1 y 5 veces por semana. La introducción de los frutos secos debe enmarcarse siempre bajo los criterios de una dieta variada, equilibrada y cardiosaludable, si se quiere conseguir el objetivo principal: la reducción del riesgo global y el control de todos los factores de riesgo asociados. Por tanto, una primera recomendación a la hora de introducir los frutos secos en la alimentación diaria sería la moderación y el control. Que los frutos secos sean cardiosaludables no significa que puedan tomarse siempre que se quiera y en cantidades incontrolables. Estos términos y bases de la dietética y la nutrición equilibrada suelen ser confundidos muchas veces por nuestros pacientes, que abusan a menudo de alimentos que creen saludables, como los productos light o los “bajos en grasa”.


Una vez establecidas las cantidades y la frecuencia de consumo recomendadas, siempre que sea posible, debe recomendarse que el consumo de frutos secos sea del producto en crudo, sin transformación industrial ninguna, pues la mayoría de los estudios publicados se han realizado siempre con los alimentos en crudo. Existen pocos datos sobre composición nutritiva o sobre cambios en la composición de estos alimentos después de someterlos a operaciones industriales tales como el tostado, el salado o la fritura. Sin embargo, el sentido común nos dirá que un producto salado podría incrementar significativamente nuestra ingesta de cloruro sódico, lo que podría incrementar

los niveles de presión arterial, añadiendo un nuevo factor de riesgo al individuo que los consuma. El tostado de los frutos secos no tendría por qué modificar en gran medida la composición en macronutrientes de los frutos secos, pero sí podría provocar pérdida en la actividad vitamínica o de ciertos compuestos fitoquímicos extremadamente lábiles a los cambios de temperatura. Por último, la fritura de los frutos secos podría provocar grandes cambios en su composición nutritiva, pues existe, entre otros cambios, absorción de la grasa utilizada durante el tratamiento industrial. En definitiva, siempre es recomendable promover un consumo responsable.

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11. Resumen  El contenido nutritivo de los frutos secos se estudia ampliamente en este Capítulo. Son alimentos con elevado contenido en proteínas, escasos en hidratos de carbono y un gran aporte de lípidos. Además, su perfil lipídico es excepcional, pues son ricos en grasa insaturada y pobres en grasa saturada. Contienen sobre todo el ácido oleico y el linoleico. La mayoría de frutos secos son especialmente ricos en grasa monoinsaturada, a excepción de las nueces, que son ricas en grasa poliinsaturada y que presentan un contenido nada despreciable de ácidos grasos n-3. Además, los frutos secos contienen cantidades considerables de ciertas vitaminas y minerales, de manera que pueden contribuir al aporte de las cantidades diarias recomendadas de micronutrientes como el calcio, magnesio, fósforo, potasio y vitaminas como la vitamina E y los folatos.  Dada su composición nutritiva, el efecto del consumo de frutos secos sobre la salud ha sido ampliamente estudiado. Los primeros grandes estudios poblacionales mostraron una relación entre consumo de frutos secos y protección cardiovascular. Investigaciones posteriores han demostrado su poder hipocolesterolemiante tanto en individuos dislipémicos como en individuos sin ninguna patología asociada.  Varios son los mecanismos que podrían explicar cómo los frutos secos protegen de la enfermedad cardiovascular. Así pues, su contenido en grasa monoinsaturada y en ácidos grasos n-3 podría contribuir a su efecto hipocolesterolemiante. Además, su escaso contenido en grasa saturada evitaría también un incremento de los niveles de colesterol total y LDL. Son también ricos en fibra, otro factor que contribuiría a disminuir los niveles de colesterol total y LDL. Además, el elevado potencial antioxidante de los frutos secos podría evitar la oxidación de las LDL, evitando así el proceso aterogénico.  Recientemente diferentes estudios han analizado el efecto los frutos secos sobre el peso corporal. Los estudios realizados hasta el momento no demuestran que exista un incremento de peso corporal debido al consumo de frutos secos. Aun así, hace falta más investigación y so-

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bre todo estudios a largo plazo para extraer conclusiones definitivas al respecto.  También en individuos diabéticos se han realizado investigaciones para averiguar si el consumo de frutos secos podría alterar el buen control de los niveles de glucosa en sangre. Los estudios realizados hasta el momento no demuestran que los frutos secos puedan tener un efecto negativo en este aspecto, de manera que podrían ser recomendados a este colectivo sin ningún problema.  Existen dudas acerca de los posibles efectos protectores frente al cáncer que el consumo de frutos secos pueda tener. Varios componentes nutritivos como la vitamina E, ciertos compuestos fitoquímicos, antioxidantes y otros podrían estar implicados.  Por tanto, y como conclusión de todos los datos expuestos es preciso informar a la población y a los profesionales sanitarios sobre los posibles efectos que el consumo de frutos secos pueda tener sobre el organismo humano.


12. Bibliografía Albert CM, Gaziano JM, Willett WC, Manson JE. Nut consumption and decreased risk of sudden cardiac death in the physicians’ health study. Arch Intern Med 2002; 162(12): 1382-7. Resultados del Physicians’ Health Study, el último de los grandes estudios prospectivos que relaciona el consumo de frutos secos con un menor riesgo de enfermedad cardiovascular. Almario RU, Vonghavaravat V, Wong R, Kasim-Karakas SE. Effects of walnut consumption on plasma fatty acids and lipoproteins in combined hyperlipidemia. Am J Clin Nutr 2001; 74(1): 72-9. Estudio de interesante diseño experimental, pues se comparan cuatro tipos de dietas y sus efectos sobre el perfil lipídico: dieta normal, dieta normal suplementada con frutos secos, dieta baja en grasa y dieta baja en grasa suplementada con frutos secos . Durak I, Köksal I, Kaçmaz M, Büyükkoçak S, Çimen BMY, Öztürk HS. Hazelnut supplementation enhances plasma antioxidant potential and lowers plasma cholesterol levels. Clin Chim Acta 1999; 284: 113-5. Éste es uno de los pocos artículos publicados de intervención dietética con avellanas. En él se comenta el efecto del consumo de avellanas a dosis de 1 g/kg peso y día sobre el perfil lipídico. Feldman EB. The scientific evidence for a beneficial health relationship between walnuts and coronary heart disease. J Nutr 2002; 132(5): 1062S -1101S. Se trata de una gran compilación de datos sobre nueces y salud. Se expone su composición nutritiva y se extraen conclusiones de las investigaciones realizadas por diferentes autores. García-Lorda P, Megias-Rangil I, Salas-Salvadó J. Nut consumption, body weight and insulin resistance. Eur J Clin Nutr 2003; 57 (Suppl1) : 8-11. Se trata de una magnífica revisión de las evidencias que existen hasta el momento sobre el efecto que el consumo de frutos secos tiene sobre el peso corporal. Se exponen los posibles mecanismos que evitan que el consumo de frutos secos se asocie a un incremento de peso. Hu FB, Stampfer MJ, Manson JE, Rimm EB, Colditz GA, Rosner BA, Speizer FE, Hennekens CH, Willett WC. Frequent nut consumption and risk of coronary heart disease in women: prospective cohort sudy. BMJ 1998; 317: 1341-5. En este artículo se presentan los resultados del Nurses’ Health Study, gran estudio poblacional con un gran número de participantes que fue llevado a cabo en Estado Unidos.

Lovejoy JC, Most MM, Lefevre M, Greenway FL, Rood JC. Effect of diets enriched in almonds on insulin action and serum lipids in adults with normal glucose tolerance or type 2 diabetes. Am J Clin Nutr 2002; 76(5): 1000 -6. Primer estudio con frutos secos en pacientes diabólicos. Analiza el efecto que éstos pudieran tener sobre el control de la glucemia y el perfil lipídico. Sabaté J. Nut consumption and body weight. Am J Clin Nutr 2003; 78 (3 Suppl): 647S -650S. Otra gran revisión sobre frutos secos y peso corporal. El Dr. Sabaté analiza en este artículo los posibles mecanismos de control del peso en los que podrían participar los frutos secos. Sabaté J. Nut consumption, vegetarian diets, ischemic heart disease risk, and all-cause mortality: evidence from epidemiologic studies. Am J Clin Nutr 1999; 70(3 Suppl): 500S-503S. En este artículo el Dr. Sabat nos introduce en el mundo del vegetarianismo. Se comentan ampliamente los resultados del Adventist Health Study y se muestran otras evidencias científicas del efecto protector de los frutos secos. Salas-Salvadó J, Megías-Rangil I, Arija Val V, Cabré Cabré P, Masana Marín Ll, Riera I, Solà Alberich R. Frutos secos. En: Sociedad Española de Nutrición Comunitaria. Guías alimentarias para la población Española. IM & C. Madrid, 2001; Capítulo 7: 87-94. Estas son las Guías Alimentarias para la población española. Su elaboración ha sido dirigida por el Dr. Aranceta, y cada uno de los capítulos que las componen ha sido encargado a expertos en el tema. Este en concreto ha sido elaborado por expertos de la Universidad Rovira y Virgili de Reus. Solà Alberich R, Godàs Bonfill G, Salas Salvad J, Masana Marn Ll. Efectos de los frutos secos sobre las enfermedades cardiovasculares. Form Contin Nutr Obes 2002; 5(4): 194-202. Se trata de una excelente revisión de las aportaciones científicas a la relación entre frutos secos y salud cardiovascular. Se comentan los resultados básicos de la investigación y se extraen conclusiones. Zambón D, Sabaté J, Muñoz S, Campero B, Casals E, Merlos M, Laguna JC, Ros E. Substituting walnuts for monoinsaturated fat improves the serum lipids profile of hypercholesterolemic men and women. A randomized crossover trial. Ann Intern Med. 2000 Apr 4; 132(7): 538 - 46. Resultados del Barcelona Walnut Study, uno de los grandes estudios de intervención con frutos secos realizados en España.

Kris-Etherton PM, Yu-Poth S, Sabate J, Ratcliffe HE, Zhao G, Etherton TD. Nuts and their bioactive constituents: effects on serum lipids and other factors that affect disease risk. Am J Clin Nutr 1999; 70(3 Suppl): 504S -511S. Artículo publicado en 1999 por una investigadora americana que ha publicado gran número de artículos sobre nutrición y frutos secos. El documento realiza una amplia exposición sobre los componentes nutritivos y no nutritivos que contienen los frutos secos y su relación con la salud.

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Capítulo 2.9.

Frutos secos

13. Enlaces web

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2.10. Azúcares y miel

Eduardo Jesús Guerra Hernández

Capítulo 2.10. Azúcares y miel

1. Introducción 2. Azúcares y derivados 2.1. Historia 2.2. Clasificación 2.3. Propiedades 2.4. Glucosa 2.5. Fructosa 2.6. Sacarosa 2.7. Maltosa 2.8. Lactosa 2.9. Fructooligosacáridos 2.10. Derivados del almidón 2.11. Derivados de la sacarosa 2.12. Polialcoholes 2.13. Valor nutricional de los azúcares 2.14. Aspectos sanitarios de los azúcares 3. Miel 3.1. Definición 3.2. Materias primas 3.3. Elaboración 3.4. Tipos de miel 3.5. Composición de la miel 3.6. Valor nutricional de la miel 3.7. Alteraciones de la miel 3.8. Inconvenientes de la miel (botulismo) 3.9. Utilización de la miel con fines terapéuticos 3.10. Otros productos de la colmena usados en alimentación 4. Productos de confitería 4.1. Caramelos 4.2. Goma de mascar o chicle 4.3. Confites

4.4. Golosinas 4.5. Turrón 4.6. Mazapán 4.7. Valor nutricional de los productos de confitería 5. Resumen 6. Bibliografía 7. Enlaces web

Objetivos n Conocer los azúcares presentes en los alimentos. n Describir las propiedades de los azúcares y derivados, procesos de obtención y aplicaciones en la industria alimentaria. n Comprender las implicaciones del consumo de azúcares con el desarrollo de determinadas enfermedades. n Conocer el proceso de elaboración de la miel. n Comprender las diferencias entre los distintos tipos de miel. n Describir detalladamente la composición química de la miel. n Conocer las aplicaciones clínicas de la miel. n Indicar los posibles riesgos de consumo de la miel. n Definir y conocer el proceso de elaboración de los distintos productos de confitería, elaborados a base de azúcar o miel. n Conocer el valor nutricional de los azúcares, miel y productos de confitería.

1. Introducción

L

os azúcares son los hidratos de carbono que poseen sabor dulce. La miel fue durante muchos años el principal alimento concentrado en azúcares consumido por el hombre, pero al comienzo de la era industrial en Europa, a finales del siglo XVIII, los cambios en los hábitos de consumo incrementaron la utilización de azúcar como edulcorante de mesa y posteriormente como ingrediente de nuevos alimentos: golosinas, refrescos, helados, productos de bollería, etc. De todos los azúcares existentes en la naturaleza, sólo unos pocos se utilizan a gran escala como edulcorantes. La sacarosa es, sin duda, el más importante económicamente y, de todos las sustancias orgánicas preparadas industrialmente, la que se obtiene en mayor cantidad; junto con esta, desempeñan algún papel glucosa, azúcar invertido (mezcla equimolecular de glucosa y fructosa), maltosa, lactosa y fructosa. Para fines dietéticos o por sus propiedades tecnológicas se utilizan los polialcoholes o polioles, obtenidos por hidrogenación de los anteriores. Los azúcares tienen propiedades físico-químicas que los hacen muy útiles en tecnología alimentaria; su valor nutricional está casi exclusivamente reducido al aporte de calorías, y su consumo va generalmente acompañado de una disminución en el aporte de hidratos de carbono más complejos en la dieta. El índice glucémico de la mayor parte de los azúcares es alto por lo que su ingesta debe limitarse en personas diabéticas, por otra parte, un aporte elevado sobre todo entre comidas, favorece la aparición de caries dental. Aunque la incidencia es baja existen alteraciones hereditarias: galactosemia, intolerancia a la fructosa y lactosa, enfermedades relacionadas con el almacenamiento del glucógeno, deficiencia de sacarasa y del transporte de monosacáridos que implican la restricción de azúcares en la dieta. La miel posee más de 200 sustancias diferentes. Los azúcares, glucosa y fructosa, constituyen la fracción mayoritaria y, aunque contienen aminoácidos esenciales, minerales y vitaminas, la proporción de ellos es tan pequeña que no cubren las necesidades nutricionales, aun ingiriendo grandes cantidades de miel. Sin embargo, y a diferencia de los otros edulcorantes, contiene sustancias antioxidantes que confieren al producto un valor adicional. Este alimento no debe ser consumido por niños menores de 1 año de edad para evitar el riesgo de botulismo. La miel posee actividad antimicrobiana y puede utilizarse con fines terapéuticos como cicatrizante de heridas, quemaduras y ulceras de piel, como hidratante y antibacteriano en diarreas y gastroenteritis infantiles y en tratamiento de úlceras pépticas. Los productos de confitería poseen azúcar como ingrediente principal. Caramelos, chicles y golosinas son alimentos esencialmente energéticos. Sin embargo, confites, turrones y mazapanes, además, incorporan frutos secos que modifican notablemente el valor nutricional del producto, aportando proteínas, grasas, calcio, magnesio y vitamina E. 329

Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

2. Azúcares y derivados 2.1. Historia El azúcar de caña es conocido por el hombre desde hace más de 2.500 años.Tiene su origen en el norte de Bengala y China meridional, y aparece en Europa a raíz de la conquista de Persia por Alejandro Magno. En la Edad Media,Venecia debe gran parte de su prosperidad al comercio con este producto. Los árabes introdujeron la planta en España (costa mediterránea), y portugueses y españoles siembran caña de azúcar en sus nuevas posesiones: Islas Canarias y Madeira. La planta es llevada a América en el segundo viaje de Colón, en 1493; el clima y la tierra resultaron tan favorables que Europa empezó a importar azúcar desde Cuba, Brasil, México y Perú. Ya en 1575, Oliver de Serres indica que es posible obtener azúcar a partir de remolacha, pero no fue hasta 1747 cuando es aislada por el químico alemán A.S. Marggraf. Un alumno suyo, F.C. Achard, monta en 1786 una pequeña fábrica para su obtención industrial, pero al poco tiempo es cerrada debido a la menor pureza y mayor precio que el del azúcar de caña. El bloqueo del comercio con América, que se produce durante la guerra entre Francia e Inglaterra, intensifica las investigaciones, subvencionadas por el imperio napoleónico, para obtener azúcar de forma rentable. En 1812, Delessert presenta a Napoleón los resultados de sus investigaciones y tal es el entusiasmo con el que las recibe el Emperador que es condecorado, allí mismo, con la Legión de Honor. Aunque las fuentes principales de azúcar son la caña de azúcar y la remolacha azucarera, otros azúcares se obtienen de cultivos de plantas ricas en almidón, como el jarabe de maíz con alta proporción en fructosa, elaborado en Estados Unidos, y los producidos en Japón a partir de las patatas. La producción de azúcar a partir de la caña es superior a 95 millones de toneladas por año y continúa creciendo a una velocidad anual del 2%, debido a la mejora del rendimiento más que al aumento del área cultivable. La remolacha azucarera ha disminuido su producción, particularmente en Europa, aunque muchos países europeos son autosuficientes. En Estados Unidos se ha producido una disminución del consumo de azúcar de caña y remolacha debido al incremento en el consumo de jarabe de maíz rico en fructosa.

330

2.2. Clasificación La denominación de azúcares está reservada a los hidratos de carbono de menor peso molecular: monosacáridos, disacáridos y derivados (polialcoholes). Son sustancias químicas capaces de proporcionar sabor dulce al alimento que los contiene y su consumo aporta energía, por lo que también se denominan edulcorantes nutritivos. La procedencia, energía producida en su combustión y poder edulcorante, tanto de los edulcorantes nutritivos como de los no nutritivos permitidos, en la Unión Europea se muestran en la Tabla 1.

2.3. Propiedades 2.3.1. Edulcorante Los azúcares y polialcoholes, salvo excepciones como la β-D-manosa, son dulces. El poder edulcorante de los azúcares se debe a la interacción de su estructura con los receptores del sabor dulce, presentes en la punta de la lengua; para ello se requiere un sistema donador/aceptor de protones (AH/B), así como la presencia de una región lipofílica, denominada “gamma” (γ), que interacciona mediante puentes de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas con un sistema complementario en el receptor (Figura 1). La intensidad del sabor dulce depende, además de la estructura del azúcar, de otros parámetros como pH, temperatura, presencia de otros compuestos, forma física (cristalina o disolución) y de la concentración de la disolución. La medida del poder edulcorante se hace tomando como referencia la respuesta a una solución de sacarosa de concentración y condiciones normalizadas (Tabla 1).

2.3.2. Conservador La estabilidad comercial de conservas de frutas, leche condensada, dulces, etc. se debe, en parte, al efecto conservador de estos compuestos cuando se utilizan a elevada concentración. Los azúcares afectan al equilibrio osmótico celular e impiden el desarrollo de los microorganismos. Las bacterias son más susceptibles que los mohos y levaduras. Cuando los azúcares son utilizados a bajas concentraciones pueden servir como fuente energé-

E. J. Guerra Hernández

Tabla 1. CLASIFICACIÓN DE LOS EDULCORANTES Edulcorantes nutritivos o energéticos (naturales o semisintéticos)

Monosacáridos

Disacáridos

Alcoholes-monosacáridos Polialcoholes Alcoholes-disacáridos

Compuestos

Energía (kcal/g)

Poder edulcorante*

Glucosa

3,7

0,7

Fructosa

3,7

1,1-1,3

Sacarosa

3,9

1

Maltosa

4

0,5-0,6

Lactosa

4

0,15-0,30

Sorbitol

2,6

0,7

Manitol

1,6

0,4

Xilitol

2,4

0,9-1,2

Lactitol

2

0,3-0,4

Isomaltitol

2

0,3-0,5

Maltitol

2,4

0,9

Edulcorantes no nutritivos o no energéticos (sintéticos e intensos) Sacarina

0

200-300

Ciclamato

0

10-30

Aspartamo

4

100-200

Acesulfamo potásico

0

100-150

Neohesperidina DC

0

250-1.800

Taumatina

4

1.400-2.000

* El poder edulcorante se determina en relación con la sacarosa. Los valores recogidos están referidos principalmente a concentraciones de sacarosa entre 8 y 10%.

tica para los microorganismos; esta propiedad se utiliza en la elaboración de alimentos fermentados: yogur, pan y embutidos.

2.3.3. Humectante Es la capacidad que presentan determinados azúcares de absorber agua de la humedad atmosférica. Los grupos hidroxilo interaccionan con el

agua a través de enlaces hidrógeno y se produce una solvatación y/o solubilización. Esta capacidad es alta para fructosa y sorbitol y baja para el resto de los azúcares, que sólo absorben agua a humedad ambiental alta. El control de la actividad de agua que ejercen los azúcares en los alimentos establece su utilidad; los azúcares poco higroscópicos (lactosa, maltosa) no tomarán mucha agua del ambiente, por lo que son usados en la elaboración de productos que no deben resultar pegajosos,

331

Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

lecular volátiles que contribuyen al aroma del producto. Estos efectos se buscan en algunos alimentos (tostado del café y elaboración de pan) y son indeseables en otros: procesado y conservación de miel e higienización de leche. Cuando se produce la reacción de Maillard hay una pérdida de valor nutricional, ya que el grupo amino que reacciona con el azúcar reductor es principalmente la lisina de las proteínas.

2.3.5. Pérdidas por lixiviación Figura 1. Teoría modificada de Schallenberger y Acree sobre la percepción del sabor dulce.

por ejemplo en las frutas escarchadas. En otros productos, evitar la perdida de agua y mantener la humedad del producto es lo deseable, como ocurre en los productos de panadería y pastelería, por lo que se utilizan jarabes ricos en fructosa y azúcar invertido. La capacidad de retener agua es perjudicial cuando se trata de alimentos granulados o en polvo que contienen azúcar, ya que la entrada de agua conduce a la formación de aglomerados que reducen su solubilidad.

2.3.4. Aroma y color Los azúcares pueden evitar las pérdidas de aromas que se producen en los procesos de deshidratación y liofilización durante la elaboración de algunos alimentos. Esta propiedad se debe a su capacidad para interaccionar con compuestos volátiles tales como aldehídos, cetonas y ésteres de ácidos carboxílicos. Por acción del calor, los azúcares se descomponen (caramelización) o reaccionan con grupos amino (reacción de Maillard) para formar compuestos pardos y aromas característicos. Estas reacciones, dependiendo del pH del alimento, se orientan hacia la formación de productos polimerizados con fuerte coloración (pH ligeramente ácido) o a la fragmentación, con la aparición de sustancias de bajo peso mo-

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Las hortalizas y frutas procesadas pueden sufrir una pérdida de azúcares, durante los tratamientos térmicos húmedos (blanqueado, escaldado, etc.). Estas perdidas son del orden del 40% en el procesado de zanahorias y nabos enlatados, y de un 20% en el caso de los guisantes, judías y coles de Bruselas. Las pérdidas son mayores para la glucosa y la fructosa que para la sacarosa.

2.4. Glucosa La D-glucosa o dextrosa se encuentra de forma natural en la miel (31%); en frutas: uvas y cerezas (≃ 7%), manzanas y melocotones (≃ 1%); en verduras y hortalizas: cebolla (≃ 2%), tomate, zanahoria, pepino, judías verdes (≃ 1%); patatas (≃ 1%) y maíz dulce (≃ 1%). En forma polimérica se encuentra en vegetales (almidón y celulosa) y animales (glucógeno). Soluciones de glucosa del 2 al 50% son 0,5 a 0,9 veces menos dulces que la sacarosa. La tecnología alimentaria emplea la glucosa en la elaboración de bebidas, productos de panadería y confitería principalmente. La materia prima para la obtención de glucosa son los almidones de maíz, trigo, arroz y patata, mediante hidrólisis enzimática y posterior evaporación, cristalización y desecación. La glucosa se presenta en forma anhidra o monohidratada y, según la reglamentación de la Unión Europea, debe tener una pureza mínima del 99,5% referida a materia seca,


con un contenido de humedad < 2% para la glucosa anhidra y < 10% para la glucosa monohidratada. La glucosa se encuentra libre en la sangre de todos los mamíferos, se oxida en las células como fuente energética y se almacena en forma de glucógeno en el hígado y en el músculo esquelético.

2.5. Fructosa La D-fructosa o levulosa se encuentra de forma natural en la miel (38%); en frutas: uvas y cerezas (≃ 7%), manzanas y peras (≃ 6%), fresas (≃ 2%) y melocotón (≃ 1%); en verduras y hortalizas: cebolla, tomate, zanahoria, pepino y judías verdes (≃ 1%); patatas (≃ 0,3%) y maíz dulce (≃ 0,3%). En forma polimérica se encuentra en vegetales (inulina) y en algunos alimentos (fructooligosacáridos). La fructosa es el azúcar más soluble y dulce de los azúcares naturales; soluciones acuosas entre 5 y 15%, a temperatura ambiente, son 1,15-1,25 veces más dulce que la sacarosa y en su forma cristalina, la β-D-fructopiranosa lo es 1,8 veces más. Se emplea en productos de confitería por su alto poder edulcorante sin formación de cristales y por su poder humectante. La materia prima para la obtención de fructosa es la inulina (hidrólisis ácida), o las mezclas de glucosa-fructosa (azúcar invertido o jarabes de glucosa isomerizada); en este caso se separa de la glucosa mediante cromatografía. Para su utilización se exige una pureza mínima del 99%, referida a materia seca, con un contenido de humedad < 0,5% y no contener más de un 1% de otros sacáridos. Un consumo elevado de fructosa produce trastornos intestinales y diarreas debido a su lenta absorción.

2.6. Sacarosa La sacarosa es el disacárido constituido por una molécula de fructosa y otra de glucosa [O-β-D-fructofuranosa-(2→1)-α-D-glucopiranosa]. Se encuentra ampliamente distribuida en los alimentos vegetales, frutas: melocotón (≃ 7%), manzanas (≃ 4%), uvas y peras (≃ 2%) y fresas (≃ 1%); verduras y hortalizas: remolacha (≃ 6-20%), guisantes (≃ 5%), zanahorias (≃ 4%); maíz dulce (≃ 12-17%) y patatas (≃ 3%). Es el edulcorante más utilizado en el mundo, bien como azúcar de mesa o adicionada a refrescos,

productos de bollería y pastelería, galletas, cereales de desayuno, zumos, salsas de tomate y chocolates, entre otros. Con el nombre específico de azúcar (sacarosa) se designa exclusivamente al producto obtenido de la remolacha azucarera (Beta vulgaris L. var. rapa) o de la caña de azúcar (Saccharum officinarum L.). La producción mundial de azúcar de caña es de aproximadamente dos veces y media superior a la de azúcar de remolacha. La sacarosa se obtiene de la remolacha mediante un tratamiento con agua caliente, purificación del jugo obtenido, concentración, cristalización, separación y, a veces, posterior purificado (refinado). Un breve esquema del mismo se observa en la Figura 2. El proceso de extracción a partir de la caña de azúcar es similar al utilizado en la remolacha, aunque en este caso el jugo bruto se obtiene por prensado o por combinación de prensado y extracción. El residuo sólido del proceso, en este caso, se denomina bagazo y no pulpa. La sacarosa se clasifica, de acuerdo a su pureza, en azúcar terciario, azúcar moreno de caña, azúcar semiblanco, azúcar blanco y azúcar refinado. Azúcar terciario y azúcar moreno de caña son azúcares de color pardo con un contenido mínimo de sacarosa del 85% calculado sobre materia seca y un contenido máximo en sales del 4%. En el segundo caso, la materia prima son los jugos depurados de la caña de azúcar. Los azúcares semiblanco y blanco corresponden a la sacarosa cristalizada y con diferente grado de purificación (polarización mayor de 99,5 ºS para el semiblanco y 99,7 ºS para el blanco). El azúcar refinado es el obtenido por refinación; debe poseer las mismas características que el azúcar blanco pero con una coloración más blanca, al disolverlo en agua da una disolución limpia y de reacción neutra. Todos estos azúcares pueden tener otra denominación según la forma de comercializase: azúcar en polvo o glasé (finamente pulverizado con la adición o no de aglutinantes entre los que se puede encontrar el almidón), azúcar candí (grandes cristales de difícil solubilización), azúcar en panes (forma cónica), azúcar pilé (terrones de tamaño irregular), azúcar granulado (cristales más o menos grandes), azúcar cuadradillo (prismas rectangulares). El azúcar líquido es la disolución acuosa de sacarosa con un contenido en materia seca superior al 62%.

333

Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

nizas superior al 12%. A veces, el azúcar moreno se obtiene mezclando azúcar granulado con melaza. Para su utilización por el organismo se desdobla (glucosa + fructosa) por acción de la sacarasa intestinal.

2.7. Maltosa

Figura 2. Proceso simplificado de obtención de azúcar a partir de remolacha.

Melaza de caña o remolacha es el líquido más o menos viscoso, de color pardo oscuro, que queda como residuo en la obtención del azúcar de caña o remolacha (Figura 2), no debe contener menos del 75% de sólidos totales, de los que el 35% como máximo son azúcares reductores, expresados como glucosa y con un contenido en ce-

334

Maltosa o azúcar de malta es el disacárido formado por la unión de dos moléculas de glucosa mediante un enlace α 1-4 glicosídico. Se encuentra en la miel (≃ 7%), producida por reacciones de transglicosidación y en proporción variable en frutas, verduras y cereales por hidrólisis enzimática del almidón que estos alimentos contienen. Es 0,5-0,6 veces menos dulce que la sacarosa (Tabla 1), pero con un dulzor aceptable, es fermentable, soluble y no cristaliza fácilmente. Se obtiene de forma industrial por la acción enzimática de las amilasas sobre el almidón, y la utilizada por la industria alimentaria contiene una molécula de agua de cristalización, con un contenido de maltosa anhidra no inferior al 96% sobre sustancia seca y humedad inferior o igual al 6%. Para que el organismo pueda utilizar este azúcar debe desdoblarse en glucosa por acción de la maltasa intestinal.

2.8. Lactosa Es el disacárido formado por la unión de galactosa y glucosa (O-β-galactopiranosil-(1→4)D-glucosa). Se encuentra de forma natural en la leche (4,7%) y en algunos derivados lácteos: yogur, requesón, cuajada, etc.


Se obtiene a partir del suero lácteo (subproducto de quesería) mediante ultrafiltración, evaporación y cristalización. Se presenta en forma anhidra o hidratada y para su utilización en la elaboración de alimentos su pureza no debe ser inferior al 99% sobre sustancia seca, con un contenido de humedad, para la lactosa anhidra, no superior al 6%. La lactosa es menos soluble y dulce que otros disacáridos (0,15-0,3) (Tabla 1). Se emplea en la elaboración de alimentos dietéticos infantiles y sustituye a la sacarosa en la elaboración de algunos productos horneados. También puede estar presente como componente del lactosuero (ingrediente proteico de alimentos) y como excipiente de fármacos. La lactosa se hidroliza en el intestino por acción de la lactasa, enzima cuya actividad es deficiente en la mayor parte de la población mundial excepto en la raza blanca o caucásica y, además, disminuye en la mayoría de los humanos a partir de los 2-3 años de edad. La falta de esta enzima produce la denominada intolerancia a la lactosa, que puede ser grave en niños. Este azúcar también resulta problemático en niños que carecen de galactosa1-fosfatouridil-transferasa y no pueden convertir la galactosa en glucosa. La sustitución de la leche materna por fórmulas elaboradas a base de soja es la solución a estos dos problemas. La lactosa, además de aportar energía para el organismo, facilita la absorción de calcio y el desarrollo de una microbiota intestinal Gram positiva (bifidobacterias), e impide el crecimiento de gérmenes patógenos. La leche natural, después de sufrir el tratamiento térmico de higienización, contiene cantidades muy pequeñas de otro disacárido reductor, denominado lactulosa (β-galatosil-fructosa), que se obtiene por isomerización de la lactosa. Este azúcar es bastante soluble y presenta un dulzor equivalente a 0,5-0,6 el de la sacarosa. No se absorbe en el intestino delgado, y es utilizado por las bacterias del colon. La posibilidad de ser utilizado como nutriente por Bifidobacterium hace que este azúcar, obtenido artificialmente, se incluya en la formulación de leches infantiles.

2.9. Fructooligosacáridos Estos compuestos se encuentran en el trigo, centeno, triticale, espárragos, cebollas, remolacha y

otras hortalizas. Poseen sabor dulce entre 0,3 y 0,6 veces el de la sacarosa, según su composición, y son adicionados a los alimentos como prebióticos para estimular el crecimiento de las bifidobacterias. Los fructooligosacáridos se preparan comercialmente por acción de la fructofuranosil-furanosidasa del Aspergillus niger sobre la sacarosa. Los más utilizados son los que incorporan una, dos y tres moléculas de fructosa a la sacarosa. Estos compuestos presentan una buena estabilidad, tanto al calor como al medio ácido, y al no ser reductores no sufren la reacción de Maillard.

2.10. Derivados del almidón 2.10.1. Jarabe de glucosa Es la solución acuosa concentrada y purificada de sacáridos nutritivos obtenidos por hidrólisis, generalmente enzimática, del almidón. El grado de sacarificación se suele expresar en equivalentes de dextrosa (DE) y corresponde a la suma de azúcares reductores, calculados como glucosa y expresados en porcentaje sobre sustancia seca. Estos productos deben poseer un extracto seco no inferior al 70% y un DE igual o mayor a 20%. En Estados Unidos, estos jarabes se preparan a partir del almidón de maíz y se denominan jarabes de maíz. La desecación de este producto conduce a la obtención de jarabe de glucosa deshidratado o glucosa atomizada, compuesto con una humedad inferior al 7%. Estos compuestos poseen propiedades tecnológicas variables y dependientes del grado de sacarificación: viscosidad, plasticidad, modificación de la humead relativa de equilibrio, inhibición de la cristalización de la sacarosa e intensidad de sabor dulce (0,25-0,5 veces el de la sacarosa), y se utilizan en la elaboración de productos de confitería, helados, confituras y galletas.

2.10.2. Maltodextrinas Son productos sólidos obtenidos de forma similar al anterior, pero con valores de DE entre 5 y 18. Son menos dulces que los jarabes de glucosa y muy usados por la industria alimentaria debido, entre otros efectos, a su facilidad de dispersión,

335

Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

baja higroscopicidad, capacidad texturizante, bajo potencial de pardeamiento y baja osmolaridad. Se utilizan en la fabricación de embutidos, salsas, sustitutos de grasas (nata, mantequilla, margarinas), pasteles, caramelos y alimentos dietéticos (fórmulas infantiles y enterales).

2.10.3. Jarabe de glucosa con alto contenido en fructosa Se denomina también isoglucosa. Se obtienen por hidrólisis del almidón (α-amilasa, glucoamilasa) seguida de una transformación parcial de la glucosa en fructosa por isomerización enzimática (glucosa isomerasa). El producto obtenido contiene un 42% de fructosa; concentraciones mayores requieren separaciones cromatográficas. La industria alimentaria utiliza jarabes con concentraciones de 42, 55 y 90% de fructosa, con poder edulcorante desde 1 a 1,3 veces el de la sacarosa, en la elaboración de bebidas refrescantes, panificación, conservas de frutas, derivados lácteos y confitería. Este producto está sustituyendo a la sacarosa como edulcorante en Norteamérica.

2.11. Derivados de la sacarosa Mediante hidrólisis ácida o enzimática de la sacarosa se obtiene una mezcla a partes iguales de glucosa y fructosa llamada azúcar invertido. Este se presenta en forma de sirope o jarabe y se denomina azúcar líquido invertido cuando no predomina la proporción de líquido invertido (> 5-< 50%) y jarabe de azúcar invertido cuando la proporción es superior al 50% en peso sobre materia seca (reglamentación de la Unión Europea). En ambos casos el extracto seco no será inferior al 62%. Estos productos poseen un dulzor ligeramente superior, son menos cristalizables y más higroscópicos que la sacarosa. Adicionados como tales o formados durante la elaboración de los alimentos, son utilizados en caramelos y otros productos de confitería y bollería.

2.12. Polialcoholes Se denominan también alcoholes polihídricos, polioles, azúcares-alcohol o glicoalcoholes y se obtie-

336

nen por hidrogenación de los azúcares. Se adicionan a los alimentos como edulcorantes, y algunos se encuentran de forma natural y en pequeña proporción en frutas principalmente. El más utilizado es el sorbitol (≃ 80%) y en menor proporción xilitol, manitol, maltitol, lactitol, isomaltitol y dextrinas hidrogenadas. Su fórmula química se recoge en la Figura 3. Estos compuestos constituyen un grupo bastante homogéneo de edulcorantes y presentan como características comunes: • Poder edulcorante menor que la sacarosa excepto para el xilitol. • Necesitan más energía para disolverse que la sacarosa, la sensación de frescor en la boca es mayor. • Son estables al calor y no intervienen en las reacciones de pardeamiento químico. • El valor energético potencial es similar al de los azúcares; sin embargo, debido a que su absorción es menor y que se recupera parte de la energía por la microbiota intestinal, se establece un valor calórico promedio de 2,4 kcal/g. • La menor absorción intestinal hace que se comporten como laxantes osmóticos; cantidades superiores a 20 g para el manitol o 50 g para el sorbitol pueden producir diarrea y flatulencia. • No presentan capacidad cariogénica, por lo que el riesgo de caries es menor. • Presentan una respuesta glucémica menor, por lo que son bien tolerados por los diabéticos. El sorbitol y el manitol, además de por su poder edulcorante, se emplean en la industria alimentaria como humectantes y estabilizantes.

2.12.1. Xilitol Se encuentra de forma natural en ciertas frutas: grosellas (7 mg/100 g), frambuesa (2,6 mg/100 g), y se obtienen por reducción catalítica de la xilosa, disponible a partir de virutas de madera, bagazo, cáscaras de semillas y algas. Se absorbe de forma lenta e incompleta (aproximadamente un 20%) y se utiliza energéticamente, ya que es un intermediario metabólico de los glúcidos en el hombre, por la vía del ciclo de las pentosas fosfato. No es cariogénico, incluso tiene un cierto efecto anticariogénico. Su poder edulcorante es similar al de la sacarosa, su calor de disolución es de -36,3 kcal/kg (alta sen-


Figura 3. Fórmula química de los polialcoholes.

sación de frescor) y presenta una elevada higroscopicidad. Se utiliza como aditivo en la elaboración de goma de mascar, helados, postres, pastas y cremas para extender, productos alimenticios destinados a una alimentación especial, caramelos y confites, productos de pastelería, bollería, repostería y galletería y salsas sin limitación de dosis (quantum satis).

2.12.2. Sorbitol Se encuentra de forma natural en algunas frutas: ciruelas (2,7%), peras (2%), y cerezas (2%), y se obtienen por hidrogenación catalítica de la glucosa. Se absorbe de forma lenta, por difusión pasiva e incompleta, y una vez absorbido es captado por

337

Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

el hígado donde se utiliza energéticamente, previa transformación en fructosa. No es cariogénico, ya que aunque es fermentado por un 10-20% de la flora bucal, la velocidad de fermentación es muy lenta y apenas afecta al pH de la placa dental. Su poder edulcorante es 0,7 veces el de la sacarosa, su calor de disolución de -26,5 kcal/kg, presenta una elevada higroscopicidad, un marcado efecto estabilizador y es reductor de la cristalización (impide la formación de cristales por parte de la sacarosa y de la glucosa). Se comercializa bajo forma líquida al 70% de extracto seco (jarabe de sorbitol) o sólido y se utiliza en la elaboración de cereales de desayuno, caramelos y confites, productos de pastelería y bollería.

Su poder edulcorante es 0,9 veces el de la sacarosa y su calor de disolución de -18,9 kcal/kg. Se comercializa de forma sólida o líquida, jarabe de maltitol, también denominado jarabe de glucosa hidrogenado; en este caso el producto presenta un contenido de maltitol entre el 50 y 90%, pudiendo contener otros azúcares como maltotriol (5-25%), sorbitol (< 8%) y otros oligosacáridos en proporción inferior al 3%. El poder edulcorante de este jarabe es ligeramente inferior, 0,7-0,8 veces el de la sacarosa. El maltitol y el jarabe de maltitol se utilizan como aditivo en la elaboración de derivados de frutas y hortalizas a dosis quantum satis.

2.12.3. Manitol

El lactitol se obtiene por hidrogenación catalítica de la lactosa y cristaliza con una o dos moléculas de agua. Su poder edulcorante es 0,3-0,4 veces el de la sacarosa, es bastante soluble en agua, poco higroscópico y presenta un calor de disolución de -13,9 kcal/kg. Se utiliza en la elaboración de confites, jaleas y mermeladas a dosis quantum satis. Su absorción es muy pequeña ya que se hidroliza en muy baja proporción en galactosa y sorbitol por la β-galactosidasa humana; es utilizado por la microbiota intestinal.

Es un polialcohol muy común en la naturaleza; se encuentra en cantidades pequeñas en frutas y verduras y está en mayor proporción en la exudación azucarada del fresno (maná) y en ciertos hongos y algas que pueden contener hasta un 15-20%. Se obtiene de forma industrial por hidrogenación catalítica de la fructosa. Se absorbe de forma lenta e incompleta, su participación en el metabolismo es parecida a la de su isómero, el sorbitol, aunque en el hígado sólo se metaboliza el 50% de lo ingerido y el resto se excreta por orina favoreciendo la diuresis. Aunque es fermentado ligeramente por las bacterias orales, la caída del pH es pequeña, por lo que el potencial cariogénico es muy pequeño. Su poder edulcorante es 0,4 veces el de la sacarosa y su calor de disolución de -28,9 kcal/kg. Es poco soluble en agua y poco higroscópico, por lo que resulta adecuado para espolvorear en superficies de productos de confitería o en la elaboración de gomas de mascar.

2.12.4. Maltitol Se obtiene por hidrogenación de la maltosa. Su afinidad por la maltasa intestinal es baja y muy variable, la proporción de glucosa y sorbitol que se pueden absorber está próxima al 40%. Su poder cariogénico es muy reducido por su escasa utilización por las bacterias orales.

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2.12.5. Lactitol

2.12.6. Isomaltitol El isomaltitol es una mezcla equimolecular de dos disacáridos-alcoholes (α-D-glucopiranosil-1,6-sorbitol y α-D-glucopiranosil-1,6-manitol). Se obtiene en dos fases a partir de la sacarosa; en una primera fase, y por vía enzimática, se produce una reordenación molecular de la sacarosa a isomaltulosa, y posteriormente se hidrogena ésta. Se hidroliza lentamente y su absorción es pequeña. Su poder edulcorante es de 0,3 a 0,5 veces el de la sacarosa. Es muy poco higroscópico y su calor de disolución es de -9,4 kcal/kg (pequeña sensación de frescor). Se utiliza en la elaboración de productos de confitería.

2.13.Valor nutricional de los azúcares La función principal de los azúcares en nuestro organismo es la de proporcionar energía, 3,7-4 kcal/g


según el compuesto que se considere (glucosamaltosa), aunque también pueden combinarse con proteínas y tener un papel estructural en nuestro organismo (antígenos de membrana, secreciones celulares, etc.). Los azúcares no son nutrientes esenciales, ya que la glucosa puede ser sintetizada por nuestro organismo; sin embargo, para evitar determinados estados patológicos como la cetosis, algunos organismos oficiales (Food and Nutrition Board, FNB) recomiendan una cantidad de glucosa mínima de 130 g/día. Esta cantidad de glucosa puede obtenerse a partir de azúcares o de almidón; este último es un constituyente mayoritario de alimentos tan importantes en nuestra alimentación como pan, legumbres, patatas, alimentos que además contienen proteínas, vitaminas, minerales y fibra, compuestos que sí son esenciales para el hombre y de los que carecen los azúcares por el alto grado de pureza con el que se comercializan, generalmente mayor del 99%, excepto el azúcar terciario y azúcar moreno de caña para el que se exige un mínimo del 85%, aunque generalmente se comercializa con valores superiores al 95% de pureza. Las tablas norteamericanas de composición de alimentos recogen la composición de un azúcar moreno con 97,3% de pureza en el que, además de proporcionar energía (376 kcal/100 g), aporta 346 mg/100 g de potasio, 85 mg/100 g de calcio, aproximadamente 2 mg/100 g de hierro y niveles muy pequeños de niacina (0,09 mg/ 100 g), tiamina y riboflavina (0,009 mg/100 g); aun así y consumiendo una cantidad de 100 g de este tipo de azúcar, sólo se llegaría a cubrir aproximadamente el 7% de las necesidades diarias de calcio para adultos y el 23 y 10% de las necesidades de hierro para hombres y mujeres en edad adulta respectivamente. Se recomienda que el 55% de la energía total de nuestra dieta provenga de los hidratos de carbono (azúcares y almidón); los azúcares, pero no el almidón, proporcionan sabor dulce, esta sensación agradable podría elevar la probabilidad de que los alimentos dulces se elijan para su consumo. Sin embargo, no existe ninguna evidencia de que el azúcar esté asociado con una ingesta excesiva de alimentos, ya que el consumo de alimentos o bebidas dulces viene limitado por los cambios en la respuesta hedonista al dulzor durante su consumo: a medida que se consume la sensación de placer desciende. Sin embargo, los azúcares aumentan la palatabilidad de los alimentos, especialmente cuando se consumen con grasas; un aporte elevado de ambos

nutrientes (azúcar y grasas) sí aumenta el riesgo de sobrepasar las necesidades energéticas diarias, con el consiguiente riesgo de sobrepeso y obesidad. El almidón presente en los alimentos suele estar muy estructurado, por lo que la absorción de glucosa suele ser más lenta y gradual, evitándose la producción de hiperglucemias posprandiales; sin embargo, esto no ocurre con algunos azúcares que tienen índices glucémicos (IG) altos (Tabla 2), por lo que se limita la ingesta de sacarosa en diabéticos hasta unos 50 g diarios (10% de la energía total para dietas de 2.000 kcal) y siempre que sean consumidos como parte de una comida y no desplacen a los alimentos ricos en fibra. Por otra parte, el consumo de alimentos con índice glucémico alto está relacionado con la aparición de caries, por lo que se recomienda no consumir muchos azúcares en las comidas y, sobre todo, evitarlos entre comidas. Una ingesta superior al 55% de hidratos de carbono, en la que una parte representativa lo constituyan los azúcares de elevado índice glucémico, si es recomendable en algunos momentos de la práctica de actividades deportivas de alto rendimiento y de larga duración (deportes de resistencia).

2.14. Aspectos sanitarios de los azúcares 2.14.1. Diabetes mellitus La dieta y los hábitos de vida que producen obesidad influyen claramente en el riesgo de desarrollar diabetes mellitus tipo 2 en individuos susceptibles a esta alteración. La sacarosa y otros azúcares no han sido directamente implicados en la etiología de la diabetes y las recomendaciones relativas a su consumo tienden, principalmente, a evitar alimentos muy ricos en energía para reducir la obesidad. La mayor parte de los tratamientos para la diabetes permiten la ingesta moderada de sacarosa y otros azúcares (30-50 g/día) con tal de que sean consumidos dentro del contexto de la recomendación energética total, no desplacen a alimentos de alta densidad en nutrientes y alimentos ricos en polisacáridos no amiláceos, y que sean incorporados como parte de una comida variada (ver Capítulo 4.21).

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Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

de desarrollo. La falta de actividad física que produce el cambio de estilo de vida contribuye a ello. Azúcares Índice glucémicoa Núm.b El exceso de energía, en cualquiera de sus formas, favorece la Glucosa 141 ± 4 11 acumulación de grasa corporal. No existe evidencia directa que Fructosa 27 ± 4 6 implique a los hidratos de carboSacarosa 97 ± 7 10 no (azúcar y almidón) en la etioMaltosa 150 1 logía de la obesidad y que altas Lactosa 66 ± 3 3 concentraciones de los mismos Xilitol 11 ± 1 2 fomenten el aumento de peso c cuando se consumen en cantidaMaltitol 84 ± 38 4 des que no exceden los requeriLactitol 3±4 2 mientos energéticos. El exceso Miel 78 ± 7 11 de grasas de la dieta se acumula a más fácilmente que el exceso de Índice glucémico referido al pan blanco = 100. b Número de estudios. hidratos de carbono, por lo que c Jarabes de maltitol con concentraciones de 50 a 99% en maltitol. ingerir una dieta pobre en grasas, y por tanto más rica en hidratos de carbono, puede ayudar a preLa dieta debe conseguir: venir la obesidad. Por otra parte, los hidratos de • Mantener el peso corporal aceptable, asegucarbono producen mayor sensación de saciedad, lo rándose que no se promocione el consumo de que limita la ingesta voluntaria de alimentos. alimentos ricos en grasa que podrían predisponer No existe ninguna evidencia de que los azúcaa la obesidad, incluso a pesar de que posean un res sencillos se utilicen con distinta eficacia que índice glucémico bajo. los hidratos de carbono complejos (distintos • Mantener normales los niveles de glucosa en de la fibra dietética), por lo que, en contra de la sangre, lo que reduce el riesgo de las complicacreencia común, no hay razón para pensar que ciones propias de esta enfermedad, sin limitar el un consumo elevado de azúcar se asocie con consumo de hidratos de carbono, por lo que se realtos niveles de obesidad. La lipogénesis de novo comiendan los alimentos de bajo índice glucémico se estimula sólo cuando las concentraciones de y los ricos en fibras solubles. azúcares (sacarosa y fructosa) son de 2 a 3 veces • Para la diabetes mellitus tipo 1 resulta primorel consumo habitual. dial la distribución de los hidratos de carbono a lo La sustitución de los azúcares por edulcorantes largo del día (5-6 comidas), y es necesario el equilialternativos no nutritivos permite obtener alimenbrio entre su consumo y la insulina inyectada. tos con sabor agradable y contribuir a reducir el La fructosa no resulta un alimento aceptable para consumo energético total. el diabético, pues si bien su índice glucémico es bajo (Tabla 2), acelera la lipogénesis, aumenta los valores de lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) 2.14.3. Caries dental en plasma y puede elevar los niveles de ácido úrico sanguíneos, al requerir mucho trifosfato de adenosiEn la cariogénesis están implicados numerosos na (ATP) para su metabolización hepática. factores: microorganismos de la boca, saliva, esmalte dentario, biodisponibilidad de flúor, higiene dental, factores genéticos y los propios alimentos, así 2.14.2. Obesidad como su velocidad de tránsito bucal y la frecuencia de consumo. La frecuencia de la obesidad ha aumentado drásEn lo que se refiere al tipo de alimentos, los azúticamente en muchos países desarrollados y en vías cares y almidones pueden ser degradados por las Tabla 2. ÍNDICE GLUCÉMICO DE AZÚCARES Y DERIVADOS

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α-amilasas y bacterias orales, producir un descenso de pH y la disolución del esmalte. La sacarosa, glucosa, fructosa y en menor medida la lactosa, así como los almidones fácilmente hidrolizables (IG alto) favorecen el desarrollo de caries. El mayor potencial cariogénico de la sacarosa puede atribuirse a la facilidad del Streptococcus mutans de sintetizar glicanos insolubles que sirven de soporte para la fijación de las colonias a la superficie dental. Los polialcoholes no son utilizados por las bacterias orales, y si lo hacen es a velocidad muy lenta que apenas modifica el pH de la placa dental.

2.14.4. Enfermedad coronaria Algunos nutrientes específicos, y en particular concentraciones elevadas de algunos ácidos grasos saturados, son importantes promotores de enfermedades coronarias. Otras sustancias, como los antioxidantes, que también se encuentran en los alimentos, poseen un marcado efecto protector. No existen pruebas científicas que relacionen el consumo de sacarosa con la etiología de las enfermedades coronarias, y el efecto protector que poseen las dietas ricas en hidratos de carbono complejos (cereales y legumbres) y las que contienen azúcares (frutas, verduras, hortalizas) se debe a un efecto indirecto por: • Desplazar el consumo de nutrientes desfavorables (grasa animal saturada). • Aumentar la saciedad y disminuir la obesidad. • Formar ácidos grasos de cadena corta que regulan el metabolismo de las lipoproteínas. • Presencia de antioxidantes que disminuyen la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL).

2.14.5. Cáncer La ingesta de azúcares (mono y disacáridos) no guarda relación científicamente demostrada con un riesgo de cáncer mayor. Se ha sugerido que la lactosa, en personas intolerantes a la misma, puede tener un efecto protector contra la carcinogénesis de intestino grueso, similar al de la fibra dietética. Los posibles efectos beneficiosos de otras sustancias dulces, como los fructooligosacáridos, se deben a la modificación de la microbiota fecal y a

la acidificación del ciego, que causan una reducción en las tasas de producción de carcinógenos y promotores luminales.

2.14.6. Conducta o comportamiento Se han sugerido tres relaciones entre el consumo de azúcares y el comportamiento: • Relación existente entre la sacarosa e hiperactividad y/o comportamiento agresivo. • Relación entre glucosa y aumento de memoria, particularmente en adultos. • Relación entre bienestar y consumo de azúcares. Los datos científicos de que se dispone en la actualidad no indican que el azúcar afecte significativamente al comportamiento hiperactivo. Existen pruebas que implican discretamente a la glucosa en la modulación endocrina del almacenamiento de memoria, hecho comprobado en ratas y en personas mayores. Sin embargo, se necesitan investigaciones más exhaustivas antes de extraer conclusiones sobre implicaciones clínicas en el tratamiento de los trastornos de memoria. Por último, también se ha asociado el consumo de azúcares con la liberación de sustancias en el encéfalo que reducen el malestar físico y mental. Los mecanismos por los cuales el azúcar afecta al ánimo aún no se conocen.

2.14.7. Otras alteraciones Existen alteraciones hereditarias que implican la restricción de azúcares en la dieta de los lactantes y niños: galactosemia, intolerancia a la fructosa, enfermedades relacionadas con el almacenamiento del glucógeno, deficiencia de sacarasa y trastornos del transporte de monosacáridos. Aunque su incidencia es baja, es importante su detección precoz y su tratamiento dietético.

3. Miel El aprovechamiento de la miel se remonta a tiempos prehistóricos, como lo atestiguan diferentes representaciones de arte rupestre del paleolítico halladas en las cuevas de Bicorp y Dos Aguas

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Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

(Valencia) y en el barranco de La Valltorta, Tirig (Castellón) que muestran individuos que se sirven de unas sogas para trepar hasta un agujero en la roca donde se encuentra una colmena silvestre. Nuestros antepasados se nutrían de miel recolectándola directamente de las colmenas silvestres o naturales; una práctica era ahumar las colmenas para ahuyentar a las abejas, y así extraer la miel. La apicultura, la técnica de criar y sacar provecho de las abejas, es posterior y data del Neolítico, en los comienzos de la agricultura. La civilización egipcia otorgó a la miel una gran importancia como alimento, medicamento y bebida (hidromiel). La longevidad de médicos como Hipócrates y de poetas como Anacreonte fue atribuida a las cualidades de la miel. Los romanos eran grandes consumidores de miel, procedente en su mayor parte de España. Alimento no sólo para patricios, sino también para soldados y gladiadores que lo consideraban fuente importante de fortaleza. La civilización musulmana también utilizaba la miel, que en el Corán se recomienda como medicina; de su estimación da muestra que durante la expansión musulmana se obligase a las tribus sometidas a pagar los diezmos en vino y miel. Los hispanoárabes utilizaban la miel en pastelería, llegando hasta nuestros días dulces elaborados con ella. Aunque en América, al igual que en otras civilizaciones, la miel era conocida, la apicultura no se establece hasta la llegada de los españoles. La producción mundial estimada por la FAO (año 2001) es de 1.200.000 toneladas, un 33% en Asia, 30% en el continente americano y un 25% en Europa. La Unión Europea produce 130.000 toneladas, principalmente en los países mediterráneos y Portugal. Los principales países exportadores son China, Argentina y México, y los principales importadores los EE UU, Japón y la Unión Europea. España produce unas 30.000 toneladas al año; las comunidades más productoras, con cantidades superiores a un millar y en orden decreciente, son: Valencia, Extremadura, Andalucía, Castilla y León, Castilla-La Mancha, Galicia, Aragón y Cataluña. La introducción del azúcar de caña y sobre todo del azúcar de remolacha ha hecho que el consumo de miel haya ido disminuyendo. Sin embargo, los descubrimientos sobre la composición química del polen y otros productos de las abejas, ya bien entrado el siglo XX, han contribuido a dar una explicación científica a las tradicionales cualidades de la miel y a aumentar su consumo.

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3.1. Definición La miel es la sustancia dulce natural producida por abejas Apis mellifera a partir del néctar de las flores (miel de flores o de néctar) o de las secreciones de las partes vivas de las plantas o de excreciones de los insectos succionadores, presentes en las partes vivas de las plantas (miel de mielada), que las abejas recolectan, transforman combinándolas con sustancias específicas propias, depositan, deshidratan, almacenan y dejan en colmenas para que madure. La miel es un producto biológico muy complejo; varía notablemente en su composición como consecuencia de la flora de origen, de la zona, de las condiciones climáticas, de la conservación, etc. Su color va de casi incoloro a pardo oscuro, su consistencia puede ser fluida, viscosa, o total o parcialmente cristalizada. El sabor y el aroma varían, pero derivan de la planta de origen; por todo ello, es más apropiado hablar de “mieles” que de “miel”.

3.2. Materias primas 3.2.1. Néctar Es el líquido azucarado segregado por los nectarios; se distinguen tres tipos principalmente según los azucares que contengan: • Néctares que contienen exclusivamente sacarosa (p. ej.: Rhododendron). • Néctares que contienen una mezcla equilibrada de sacarosa, glucosa y fructosa (p. ej.: numerosas Papilionáceas). • Néctares que contienen una mezcla de glucosa y fructosa sea en proporciones iguales o con predominio de uno de los dos azucares (p. ej.: néctar de colza rico en glucosa). El contenido en materia seca del néctar varía según las especies vegetales, desde algo menos del 10% hasta más del 70%; la media de las flores de la zona templada es del 40%. Además del azúcar (> 90-95% en materia seca), contienen pequeñas cantidades (< 0,45% del peso total) de sales minerales, compuestos nitrogenados, ácidos orgánicos, vitaminas, pigmentos y sustancias aromáticas. Los compuestos nitrogenados son aminoácidos y amidas y las vitaminas presentes en el néctar son tiamina, riboflavina, piridoxina, ácido pantoténico, ácido fólico, biotina y ácido ascórbico, este último, en bajas cantidades en ciertas especies florales.


La mayoría de los néctares son ácidos (pH = 2,7-6,4), aunque algunos son alcalinos (pH = 9,1), debido a la concentración de sales minerales.

3.2.2. Mielato o mielada Es el líquido azucarado procedente de otros exudados de plantas o elaborado por la secreción de pulgones, cochinillas u otros hemípteros que las abejas recolectan en las hojas de diversas coníferas (pino, abeto...), árboles forestales de hojas caducas (encina, tilo, arce...), árboles frutales (cerezo y ciruelo) o incluso en cereales. A la miel elaborada por las abejas a partir de mielada también se la denomina “miel de bosque”. Los hidratos de carbono constituyen aproximadamente el 90% del peso seco total y son principalmente glucosa, sacarosa, fructosa, maltosa, trehalosa (disacárido característico del metabolismo del insecto), melecitosa y erlosa, estos dos últimos producidos por la transglicosidasa, la enzima más característica de la mielada. Al igual que en el néctar, su proporción es muy variable; a modo de ejemplo, en el abeto el contenido de sacarosa es alrededor del 60%, 20% de melecitosa y 10% de fructosa, en menor cantidad se encuentran maltosa, trehalosa, glucosa, etc. En la mielada existen aminoácidos y amidas, fundamentalmente alanina, tirosina, valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, histidina, lisina y prolina. La mielada contiene otras muchas sustancias, como sales minerales: fosfatos, nitratos, cloratos, sulfatos; ácidos orgánicos: cítrico, málico, succínico; polialcoholes como sorbitol, inositol, ribitol y abundante manitol. Los azúcares de la mielada ofrecen un sustrato muy favorable para el desarrollo de hongos, así como de esporas, que pasaran a formar parte del sedimento característico de este tipo de miel. El pH de la mielada oscila entre 3,2 y 4,5.

3.3. Elaboración 3.3.1. Elaboración de la miel por las abejas Las abejas introducen bien el néctar o el mielato en su buche e incorporan secreciones salivares, ricas en enzimas (diastasas, invertasa y glucosaoxidasa). Durante el transporte ya se inicia la

trasformación del néctar o mielada en miel por la acción enzimática, principalmente de la invertasa o sacarasa. El contenido del buche es almacenado en los panales, donde se produce la concentración del producto hasta obtener al menos un 82% de materia seca; en este momento y con el fin de impedir el contacto de la miel con el aire, del que podría absorber agua por su capacidad higroscópica, las abejas recubren la célula llena de miel con un opérculo de cera pura. La transformación del néctar y mielato en miel se debe, en particular, a la inversión de la sacarosa (aproximadamente las 3⁄4 partes de la sacarosa inicial) en una mezcla de glucosa y fructosa bajo la acción de la sacarasa, incorporada por la abeja a través de su saliva. La invertasa continúa actuando sobre la sacarosa a lo largo de toda la vida de la miel, si no se realiza ningún tratamiento térmico; cuanto más vieja sea la miel menor contenido de sacarosa. C12 H22 O11 (sacarosa) + H2O (agua) (invertasa) C6 H12 O6 (glucosa) + C6 H12 O6 (fructosa) Las diastasas participan en la digestión del polen y la glucosa-oxidasa transforma la glucosa en glucolactona y peróxido de hidrógeno, que protege a la miel de la contaminación bacteriana.

3.3.2. Procesado del producto De forma natural, las abejas utilizan oquedades de las rocas o troncos, paredes o aleros de pajares, establos, etc., como colmenas. El hombre, desde los tiempos antiguos, ha construido colmenas artificiales, bien de tipo fijo, colmenas cilíndricas o cónicas que en su interior llevan listones sobre los que las abejas fijan los panales sólidamente a las paredes, o colmenas movilistas, caja rectangular fabricada de madera que en su interior lleva cuadros móviles en los que van los panales. La introducción de estas últimas, produjo un gran avance en el desarrollo de la apicultura. La recolección en estas colmenas es muy sencilla; se sacan los cuadros y se extrae su contenido sin que se deterioren los panales, así estos pueden utilizarse nuevamente por las abejas, que no han de construir un nuevo panal cada temporada melífera. El rendimiento de estas colmenas movilistas es muy alto, ya

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Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

que es posible ayudar a la colonia en el momento en que lo precise. En España este tipo de colmenas supone más del 95% del total. Antes de instalar el colmenar es necesario conocer las plantas melíferas. En España existe una gran riqueza florística (cerca de 8.000 taxones diferentes), así como grandes extensiones de territorio dedicado a pastos y a monte bajo en el que las abejas pueden libar ampliamente a partir de la flora autóctona, lo que origina una importante variedad de mieles monoflorales. A ello se une la existencia de abundantes plantaciones de eucalipto y de girasol, que también suministran alimento a las abejas. Las familias de las labiadas, leguminosas, ericáceas, cistáceas, fagáceas, borragináceas y rosáceas son un buen alimento para las abejas. Los profesionales de la miel trasladan con frecuencia las colmenas buscando un aprovechamiento escalonado de las distintas floraciones a lo largo del año, esta actividad se conoce como trashumancia y permite la obtención de mieles seleccionadas y de mejores cosechas. Por citar algún ejemplo, los apicultores de Levante llevan las colmenas a las plantaciones de cítricos de Valencia y Castellón. Terminada la floración las trasladan al eucalipto de Huelva, al romero y brezo de Sierra Morena y al cultivo de la esparceta en Teruel. Algunos llegan hasta Segovia y Zamora para el cantueso y para cosechar además el polen de las jaras. Los apicultores semiprofesionales efectúan la trashumancia en un radio no superior a 50 km, para evitar gastos de combustible y tiempo. El procesado es el conjunto de operaciones a las que se somete el producto natural de la colmena con la finalidad de mejorar su apariencia y cualidades para su comercialización, pero sin alterar su carácter fundamental de producto natural. Las principales etapas son: extracción de la miel del panal, purificación, pasteurización y envasado (Figura 4). a) Extracción de la miel del panal. El sistema más utilizado es la centrifugación, mediante extractores centrífugos, del panal previamente desoperculado. b) Purificación. Se aplican temperaturas de 30-35 °C para obtener miel líquida; entonces se somete la miel a una filtración, para eliminar

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fragmentos de cera y restos de abejas y otras impurezas, y se pasa a depósitos de maduración donde permanece en reposo absoluto desde 2 hasta 15 días a temperatura controlada. En este tiempo se separan las impurezas por diferencia de densidad y las burbujas de aire ocluidas en la miel, que pueden actuar desfavorablemente como núcleos de cristalización. Ocasionalmente puede volverse a filtrar con objeto de eliminar las impurezas finas. c) Pasteurización. Para algunos tipos de mieles, una pasteurización suave antes del envasado es recomendable. Esta tiene lugar por calentamiento a 78-80 °C durante 2 min y rápido enfriamiento a 54 °C, o temperaturas de 60 °C durante 30 min o 71 °C durante 1 min. La pasteurización inactiva levaduras y refunde los primeros cristales de glucosa, que son los iniciadores de la cristalización. Este tratamiento destruye alrededor del 30% de la invertasa y el 25% de las diastasas, no invierte la sacarosa pero puede alterar sensiblemente el color y la tasas de hidroximetilfurfural (HMF). d) Envasado. El envasado se realiza normalmente en recipientes de cristal o plástico, a temperaturas entre 35 y 40 °C, para evitar la formación de nuevas burbujas. El vidrio es uno de los mejores embalajes, pero su peso, su fragilidad y su transparencia, que permite ver las estelas blancas causadas por las burbujas de aire en la miel cristalizada, hacen que también se usen los envases de plástico. La miel que en su procesado ha sido pasteurizada se conserva a temperaturas de 18 a 24 °C, y si no lo ha sido a 10 °C. Los recipientes deben llenarse por completo y al abrigo de la humedad. La vida útil es muy larga, habitualmente más de 2 años. El proceso descrito hasta ahora corresponde a la fabricación de miel líquida, que es la forma habitual de presentación. Sin embargo, cuando se quiera obtener miel crema, antes de su colocación en tarros es necesario iniciar la cristalización. El proceso se realiza mezclando un 90% de miel líquida con un 10% de miel finamente cristalizada a 25-27 °C, se deja decantar algunas horas a la misma temperatura y se transvasa a contenedores. Después de 4 a 5 días de almacenamiento a 14 °C se completa la cristalización.


3.4.Tipos de miel La miel se puede clasificar atendiendo a su origen, elaboración o presentación.

3.4.1. Origen botánico a) Miel de flores o miel de néctar: • Miel unifloral o monofloral. • Miel multifloral o polifloral o milflores. b) Miel de mielada.

3.4.2. Presentación y procedimiento de obtención a) Miel en panal: es la miel almacenada por las abejas en alvéolos operculados de panales recientemente construidos por ellas, o en finas hojas de cera en forma de panal realizadas únicamente con cera de abeja, sin larvas y vendida en panales, enteros o no. b) Miel en trozos de panal o panales cortados: es la miel que contiene uno o más trozos de panal de miel. c) Miel escurrida: es la miel que se obtiene mediante el escurrido de los panales desoperculados, sin larvas. d) Miel centrifugada: es la Figura 4. Esquema general de procesado de la miel. miel que se obtienen mediante centrifugación de los panales desoperculados, sin larvas. e) Miel prensada: es la miel obtenida me3.4.3. Otros tipos de miel diante la compresión de los panales, sin larvas, con o sin aplicación de calor moderado, de hasta un a) Miel para uso industrial: es la miel máximo de 45 °C. apropiada para uso industrial o para su utilización f) Miel filtrada: es la miel que se obtiene como ingrediente de otros productos alimenticios eliminando materia orgánica o inorgánica ajena a la que se elaboran posteriormente, que puede: miel, de manera tal que se genere una importante • Presentar un sabor o un olor extraños. eliminación de polen. • Haber comenzado a fermentar o haber fermeng) Miel crema: es la miel con apariencia tado. untuosa obtenida por proceso de cristalización • Haberse sobrecalentado. provocado y controlado. b) Miel de otras especies de abejas.

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Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

3.4.4. Principales tipos de mieles españolas Las mieles españolas se pueden clasificar en tres tipos: monoflorales, multiflorales y de mielada. a) Mieles monoflorales. Se puede designar a una miel como monofloral, cuando el tipo de polen que la caracteriza está presente en su sedimento en cantidades superiores al 45% del total, salvo en algunas excepciones (azahar, biércol, romero). En España se distinguen principalmente ocho mieles monoflorales: azahar, biércol, brezo, castaño, espliego, eucalipto, girasol y romero. b) Mieles multiflorales. Son aquellas en las que, aunque proceden del néctar de flores no predomina ninguna forma polínica sobre las demás. Existe una gran variedad de este tipo de mieles, algunas de las cuales presentan denominación de origen: miel de Galicia, miel de Villuerca-Ibores, miel de La Alcarria y miel del País Vasco. c) Mieles de mielada. En España la más frecuente es la procedente de la encina, aunque también puede provenir del roble. Al igual que otros alimentos, diferentes mieles comerciales se han acogido a las denominaciones de origen, genéricas o específicas, a fin de asegurar un producto homogéneo y de calidad. En estas denominaciones se incluyen los requisitos que se requieren para adquirir la citada denominación y que son, entre otros, procedimiento de extracción que debe utilizarse, tipos de flora y porcentaje mínimo de polen que deben contener, porcentaje máximo de polen de plantas de cultivo diferentes a la zona de producción, tipo de envase y sobre todo las características mínimas de determinados parámetros microbiológicos y físico-químicos (humedad, actividad diastásica, hidroximetilfurfural y acidez).

3.5. Composición de la miel La composición química de la miel depende de muchos factores: especies cosechadas, naturaleza del suelo, raza de abejas y estado fisiológico de la colonia. Se puede decir que la miel es esencialmente una solución concentrada de azúcar invertido. Contiene aproximadamente un 80% de hidratos de carbono, un 17% de agua y un 3% de sustancias diversas entre las que destacan: sustancias nitrogenadas (enzimas y aminoácidos), ácidos orgánicos,

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minerales, sustancias aromáticas, pigmentos, cera, granos de polen, etc. (Tabla 3). En la actualidad hay más de 200 sustancias identificadas.

3.5.1. Hidratos de carbono Los hidratos de carbono representan el 80-82% del contenido total de la miel. Se dividen en monosacáridos, disacáridos y tri y otros oligosacáridos y representan, por término medio, el 70%, 9% y 1,5% respectivamente. La Tabla 4 recoge el nombre común y científico de los hidratos de carbono encontrados en la miel. a) Monosacáridos. Constituyen la fracción mayoritaria y está compuesta por fructosa y glucosa. La fructosa está casi siempre en mayor proporción, 38% frente al 31% de glucosa, aunque existen algunas excepciones como es el caso de la miel de colza. b) Disacáridos. El número de disacáridos encontrados en la miel es numeroso, el más abundante es maltosa (7% por término medio), a continuación sacarosa (1-3%) y en menor proporción: trehalosa (< 2,5%), isomaltosa (0,5-1,5%), turanosa (0,5-1,5%), nigerosa (0,2-1,0%), melibiosa (< 0,5%), palatinosa (< 0,3%), kojibiosa, gentibiosa, maltulosa y laminaribiosa, entre otros. c) Trisacáridos y otros oligosacáridos. En este grupo se encuentran: melecitosa (< 5%), erlosa (< 3,5%), rafinosa (< 1%), 1-cestosa, teanderosa, maltotriosa, panosa, isopanosa, 6-glucosil-sacarosa, 3-isomaltosil-glucosa, isomaltotriosa, isomaltotetraosa, isomaltopentosa y arabinogalactomanano. Los azúcares evolucionan desde el néctar/ mielada a la miel. Los monosacáridos provienen de la degradación de sacarosa bajo la acción de la invertasa. Durante el envejecimiento disminuyen los niveles de glucosa y fructosa y aumentan los de oligosacáridos. La fructosa se degrada hasta hidroximetilfurfural o bien se transfiere para formar oligosacáridos, al igual que le ocurre a la glucosa aunque en menor medida, mediante la acción de diversas enzimas presentes en la miel que poseen actividad transglucosidasa; por otra parte, la acidez de la miel facilita la reversión de los azúcares y se originan disacáridos y oligosacáridos a partir de monosacáridos por condensación intermolecular. Los cambios que se producen en las mieles de mielada son mayores que los que ocurren en la miel de néctar debido a las trasformaciones peculiares


Tabla 3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MIEL (%) Componente

Valor medio

Valores extremos

Agua

17,2

13,4-22,9

Fructosa

38,2

30,9-44,3

Glucosa

31,3

22,0-40,8

Sacarosa

1,3

0,3-7,6

Maltosa

7,3

2,7-16,0

Otros azúcares

3,1

0-13,2

Oligosacáridos

1,5

0,1-8,5

Nitrógeno

0,04

0,03-0,13

ma la relación fructosa/glucosa a 1 y, para detectar adulteraciones con jarabes de glucosa ricos en fructosa, en los que se logran adecuadas relaciones glucosa/fructosa, se recurre a la determinación de maltosa/ isomaltosa y a la relación isotópica de 13C/12C.

3.5.2. Agua

El agua es el segundo componente, en proporción, de la Proteínas 0,17 0,06-0,6 miel, y su contenido está reMinerales (cenizas) 0,17 0,02-1,03 lacionado con factores climáÁcidos libres* 22 6,8-47,2 ticos, botánicos y edáficos, así como con el grado de maduLactonas* 7,1 0-18,8 rez (momento de extracción). Ácidos totales* 29,1 8,7-59,5 Los valores habituales están pH 3,9 3,4-6,1 en torno al 17-18%, pero se Índice de diastasa 20,8 2,1-61,1 pueden encontrar valores entre 14-25%. La miel tiene una * mEq/kg. gran tendencia a captar agua cuando la humedad relativa de cada especie de insecto. El resultado suele ser ambiental es igual o superior al 60%, lo que hace un menor contenido en monosacáridos y mayor en que el contenido de agua pueda variar si no se aldisacáridos reductores y oligosacáridos, así como la macena adecuadamente. presencia de algunos compuestos característicos de Debido a que un elevado contenido en agua este tipo de miel, trehalosa, melecitosa y rafinosa. En puede originar fenómenos de fermentación y favoalgunas mieles florales también existen compuestos recer el pardeamiento químico, se establecen valocaracterísticos; así, la erlosa esta presente en mieles res máximos del 20% para mieles en general y del de romero, espliego y acacia. 23 o 25% para miel de brezo “Calluna” según sea Para la comercialización de la miel se establecen su uso (reglamentación de la Unión Europea). valores máximos y mínimos que aseguran la autenticidad del producto. La reglamentación de la Unión Europea indica que el contenido en fructosa y glu3.5.3. Compuestos nitrogenados cosa (suma de ambas) para la miel de flores deber ser igual o mayor a 60%, y 45% para miel de mielada El contenido en nitrógeno de la miel varía en una o su mezcla con flores. El contenido en sacarosa proporción que oscila entre 0,03% y 0,13%, siendo no debe ser mayor de 5% excepto para algunas el valor medio más representativo 0,04%. Los prinmieles como la de cítrico, cuyo contenido no debe cipales constituyentes de esta fracción son proteínas, ser superior al 10%, o la de espliego y borraja en incluyendo en ellas las enzimas, y aminoácidos libres. los que no debe ser mayor del 15%. Un contenido a) Enzimas. La miel contiene enzimas que más alto de sacarosa indica un producto no maduson aportadas por los insectos: diastasas (amilasas), rado adecuadamente o adulterado con melazas. Las invertasa y glucosa-oxidasa, y por las plantas (cataadulteraciones con jarabes de glucosa aumentan la lasa y fosfatasa ácida). La presencia de éstas en la relación glucosa/fructosa así como el contenido de miel es una de las características que diferencian a maltosa; la adulteración con azúcar invertido aproxieste edulcorante de otros.

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Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

Tabla 4. NOMBRE COMÚN Y CIENTÍFICO DE LOS AZÚCARES DE LA MIEL Nombre común

Nombre sistemático

Fructosa

D-fructosa

Glucosa

D-glucosa

Maltosa

O-α-D-glucopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa

Sacarosa

O-α-D-glucopiranosil-(1→2)-β-D-fructofuranósido

Trehalosa

O-α-D-glucopiranosil-(1→1)-β-D-glucopiranosa

Isomaltosa


Turanosa

O-α-D-glucopiranosil-(1→3)-D-fructosa

Nigerosa


Melibiosa

O-α-D-galactopiranosil-(1→6)-D-glucopiranosa

Palatinosa

O-α-D-glucopiranosil-(1→6)-D-fructofuranosa

Kogibiosa


Gentibiosa

O-β-D-glucopiranosil-(1→6)-D-glucopiranosa

Maltulosa

O-α-D-glucopiranosil-(1→4)-D-fructosa

Laminaribiosa

O-β-D-glucopiranosil-(1→3)-D-glucopiranosa

Melecitosa

O-α-D-Glp-(1→3)-O-β-D-Fruf-(2→1)-α-D-Glp

Erlosa

O-α-D-Glp-(1→4)-O-α-D-Glp-(1→2)-β-D-Fruf

Rafinosa

O-α-D-Galp-(1→6)-O-α-D-Glp-(1→2)-β-D-Fruf

1-cestosa

O-α-D-Glp-(1→2)-O-β-D-Fruf-(1→2)-β-D-Fruf

Teanderosa

O-α-D-Glp-(1→6)-O-α-D-Glp-(1→2)-β-D-Fruf

Maltotriosa

O-α-D-Glp-(1→4)-O-α-D-Glp-(1→4)-D-Glp

Panosa


Isopanosa


6-glucosil-sacarosa

O-α-D-Glp-(1→ 2)-β-D-Fruf-(6→1)-D-Glp

3-α-isomaltosil-glucosa


Isomaltotriosa


Isomaltotetraosa

O-α-D-Glp-(1→6)-[O-α-D-Glp-(1→6)]2-D-Glp

Isomaltopentosa

O-α-D-Glp-(1→6)-[O-α-D-Glp-(1→6)]3-D-Glp

Glp: glucopiranosil (o glucopiranosa); Fruf: fructofuranosil; Glp: galactopiranosil.

Estas enzimas no tienen interés nutricional, si bien la diastasa y la invertasa se utilizan como indicadores de la manipulación sufrida durante su procesado y del estado de conservación de la miel. El índice diastásico que establece la norma de calidad Europea, determinado después de su elaboración y mezcla, no debe ser inferior a 8 unidades Schade para mieles normales, y mayor de 3 para mieles con

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un bajo contenido enzimático (cítricos). Por otra parte, el peróxido de hidrógeno que se produce tras la acción de la glucosa-oxidasa sobre la glucosa parece contribuir a la ligera acción bacteriostática de la miel. b) Proteínas. Al igual que las enzimas, su procedencia es doble, vegetal y animal, aunque en cualquier caso su cantidad es baja (0,2%).


c) Aminoácidos. El contenido medio de aminoácidos libres es de 0,1%, aunque los valores son muy variables y pueden oscilar entre 0,05 y 0,4%. Se han determinado una veintena de aminoácidos y es la prolina, aminoácido segregado por las abejas, el mayoritario (más del 30% de esta fracción, aunque puede llegar hasta el 80%); en menor proporción se encuentran asparragina, fenilalanina, γ-aminobutírico, ácido aspártico, glicina y serina.

3.5.4. Ácidos orgánicos Constituyen aproximadamente el 0,6% (0,17-1,17%) y existen al menos 20 ácidos orgánicos, entre los cuales se encuentran los ácidos acético, cítrico, láctico, málico, oxálico, succínico, fórmico y butírico, aunque es el ácido glucónico el mayoritario, constituyendo entre el 70-80% de los ácidos totales. Todos los ácidos contribuyen al valor del pH de la miel, que es de 3,3-4,6 para mieles florales y 5,5 para mieles de mielato (debido a su elevado contenido de sales minerales). Estos ácidos, junto con los azúcares y el peróxido de hidrógeno, contribuyen a dar estabilidad microbiológica al producto, además de influir en el aroma del mismo. Sin embargo, un valor elevado de los mismos indicaría alteración del producto por fenómenos fermentativos, por lo que se establece un valor máximo de 50 miliequivalentes (mEq) de ácidos por kg para miel de uso general y no más de 80 para miel de uso industrial (reglamentación de la Unión Europea).

3.5.5. Sustancias minerales El porcentaje de minerales en la miel es muy bajo, entre un 0,05 y 1,5%, existiendo una gran variabilidad ya que está influido tanto por el origen botánico como por las condiciones edáfico-climáticas y las técnicas de extracción. El potasio es el elemento mayoritario (más del 30% de las cenizas totales) seguido del calcio, magnesio y sodio; otros elementos aparecen en concentraciones más bajas como el hierro, cobre, manganeso, plomo, silicio, fósforo, azufre y cloro. La miel de mielada posee un contenido mayor en elementos minerales que la miel floral, y existen valores máximos y mínimos de conductividad eléctrica para este tipo de mieles (no mayor de 0,8 mS/cm para mieles florales y como regla general no menor del 0,8 mS/cm para mieles de mielada) (reglamentación de la Unión Europea).

3.5.6. Otros componentes a) Vitaminas. La miel es un alimento muy pobre en vitaminas; contiene principalmente vitamina C (0,5-2 mg/100 g), siendo particularmente rica en mieles procedentes de la menta acuática y el tomillo, además contiene riboflavina (< 0,3 mg/100 g), piridoxina (< 0,3 mg/100 g), tiamina (< 0,01 mg/100 g) y en algunas ocasiones niacina (< 0,3 mg/100 g), ácido pantoténico (< 0,3 mg/100 g) y ácido fólico (< 0,01 mg/100 g). El contenido disminuye en las mieles filtradas al disminuir los granos de polen, que son los que poseen el mayor contenido de estos elementos. b) Lípidos. La miel es muy pobre en lípidos. Se han detectado ácido palmítico y ácido oleico, junto con pequeñas cantidades de láurico, esteárico, linoleico, etc. Esta fracción proviene de las micropartículas de cera, debido a un incorrecto desoperculado, que son tan pequeñas que no pueden ser eliminadas por filtración o decantación. c) Compuestos aromáticos. Son los responsables del aroma y sabor característicos. Se han aislado más de 150 y están constituidos principalmente por ésteres de ácidos alifáticos (formiato de metilo, acetato de metilo y de etilo, laurato de etilo) y aromáticos (benzoato de metilo y etilo, fenil-acetato de metilo y de etilo), aldehídos (formaldehído, acetaldehído, 2-fenilacetaldehído), cetonas (metil y etil-cetona) y alcoholes (metanol, etanol, 2-feniletanol). Su concentración media es muy variable, desde 0,020 mg/kg hasta > 2 mg/kg. El origen de estos componentes es múltiple, néctar, abeja y reacciones químicas y enzimáticas durante el procesado. Algunos se encuentran en casi todas las mieles: 2-fenilacetaldehído, farnesol, laurato de etilo, 2-feniletanol y 2-fenilacetamida, y otros son característicos del origen floral: antranilato de metilo en la miel de naranjo, laurato de etilo, estearato de metilo, alcohol bencílico, benzaldehído y fenoles son característicos de mieles de lavanda. En mieles de eucalipto, acetoína, 2,3-pentanodiona, 2-fenilacetaldehído, propionato de furfurilo y nerolidol forman el perfil aromático característico. En mieles de castaño: 2-etil-1-hexanol, benzaldehído, propionato de furfurilo, acetofenona, 2-feniletanol y 2-aminoacetofonenona son los más representativos. Pirazinas y en particular metilpirazinas, pirroles, piranonas y en menor extensión furanonas son los

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Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

compuestos que se producen cuando la miel se somete a tratamiento térmico, como consecuencia de las reacciones de pardeamiento químico. d) Compuestos fenólicos (compuestos fitoquímicos). Son los responsables del color, junto con los componentes que se forman en las reacciones de pardeamiento no enzimático. Poseen además actividad antiséptica, antiinflamatoria y antioxidante. Estos componentes se dividen en tres familias: derivados del ácido benzoico (4-hidroxibenzoico), derivados del ácido cinámico (4-hidroxicinámico) y flavonoides (flavonas, flavonoles y flavanonas). Su contenido es muy variable, entre 20 y 2.000 μg/100 g de miel. Entre ellos se encuentran mircetina, quercetina, luteolina, canferol, pinocebrina, pinobanksina y chirisina. Su origen es triple: néctar, polen y propóleo. Los que proceden solamente del néctar se utilizan para confirmar el origen floral; así, la hesperetina en la miel de naranjo y el canferol en la miel de romero. e) Polen. Los granos de polen son transportados por las abejas junto con el néctar. Su proporción es pequeña, pero de gran utilidad al permitir diferenciar el origen botánico de las mieles y clasificarlas en un determinado tipo floral si alcanzan una mínima proporción previamente establecida (análisis melisopalinológico). f) Componentes tóxicos. Algunas mieles procedentes de la familia Ericaceae (Rhododendron, Azalea, Andromeda) o del género Aconitum pueden contener sustancias que son tóxicas para el hombre (atropina, hiosciamina, aconitina...).

3.5.7. Miel floral versus miel de mielada Las mieles de néctar y mielada llevan el mismo proceso de elaboración, pero su distinto origen les confiere distinta composición química y propiedades físicas. Así, la miel de mielada es más oscura que la floral, tiene un pH más elevado, mayor contenido de sales minerales y trisacáridos y menor contenido de monosacáridos; cristaliza menos que el néctar y en su análisis micrográfico se observan esporas de hongos y algas verdes indicadoras de mielatos, mientras que apenas se aprecian granos de polen. No obstante, no todas las mieles son de flores o mielada exclusivamente, pudiéndose encontrar algunas que proceden de ambas.

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3.6.Valor nutricional de la miel La miel es un alimento esencialmente energético, como se deduce de su composición (Tabla 3), muy rica en azúcares sencillos y digeribles que proporcionan por término medio 304 kcal/100 g (280-320 kcal/100 g). Su poder edulcorante es 1,2 a 1,3 veces superior al de la sacarosa, a igualdad de gramos proporciona menos calorías y presenta un índice glucémico de 104 (Tabla 2). El contenido proteico es muy pequeño (0,2%); entre los aminoácidos libres el mayoritario es la prolina, que no es esencial. El contenido de minerales es también pequeño (0,17%) y se establecen como cantidades medias: 52 mg/100 g de potasio, 6 mg/100 g de calcio, 4 mg/100 g para el fosfato y sodio, 2 mg/100 g de magnesio, 0,42 mg/100 g de hierro y 0,22 mg/100 g para el zinc. El contenido de vitaminas es variable y pequeño; así, la mayoría de las mieles contienen cantidades de ácido ascórbico menores de 5 mg/100 g con un promedio de 2,4 mg/100 g, aunque algunas contienen hasta 150 mg/100 g. El bajo contenido en aminoácidos esenciales, elementos minerales y vitaminas y las cantidades casi inexistentes de lípidos hacen que este alimento, aun consumido en grades cantidades (100 g/día), sólo cubra una pequeñísima proporción de los nutrientes esenciales. Sin embargo, a diferencia de otros edulcorantes, la miel contiene sustancias fitoquímicas, que confieren a este producto un valor adicional. La mayor parte de estas sustancias son antioxidantes, enzimáticos (catalasa, glucosa oxidasa, peroxidasas) y químicos como ácidos fenólicos y flavonoides. La capacidad antioxidante es muy variable, y de forma general se puede decir que la miel de mielada es más activa que la miel floral, las mieles oscuras más activas que las claras y las que tienen mayor contenido en agua también son más activas. Algunas mieles tienen un nivel de antioxidantes similar a las frutas referido a producto seco.

3.7. Alteraciones de la miel La miel puede sufrir una serie de alteraciones que van desde la pérdida de calidad organoléptica, generalmente sin disminución del valor nutritivo (cristalización y pardeamiento químico) hasta


cambios más drásticos que la transforman en otro producto diferente (fermentación).

3.7.1. Cristalización Es una de las modificaciones más llamativas, al menos desde el punto de vista del consumidor. Consiste en la solidificación de la miel, conocida como cristalización o granulado, debido a la precitación de glucosa, azúcar menos soluble que la fructosa. Este fenómeno ocurre de forma natural prácticamente en todas las mieles, aunque su velocidad es directamente proporcional al contenido de glucosa, a la presencia de partículas como polen, cera, o burbujas de aire que favorecen la formación de núcleos de cristalización, e inversamente proporcional al contenido de agua y a la viscosidad. Mieles con una relación glucosa/agua > 2,1 tienden a cristalizar muy rápidamente, temperaturas por debajo de 10 °C o superiores a 25 °C enlentecen este fenómeno. Los envases de polietileno de baja densidad permiten la perdida de agua y favorecen este proceso. La cristalización produce una serie de fenómenos, como son la separación de fases (masa blanquecina en el fondo del envase), presencia de estelas blanquecinas (marmolización) o la cristalización incompleta o fraccionada (masas cristalinas compactas intercaladas con miel licuada de alto contenido en agua). El alto contenido local en agua permite el crecimiento de levaduras osmófilas y la fermentación de la miel. La pasteurización retrasa la cristalización (9 a 10 meses) y el crecimiento de levaduras.

3.7.2. Pardeamiento químico Se debe fundamentalmente a la inestabilidad de la fructosa, en el medio ácido del producto, que da lugar a la formación de hidroximetilfurfural (HMF) y a la formación de polímeros de color pardo, tanto mayor cuanto mayor es la temperatura y tiempo de conservación de la miel. En menor medida se produce la reacción de Maillard, condensación de los azúcares reductores con los grupos amino de aminoácidos y proteínas, lo que produce una ligera disminución del valor nutricional (ver Capítulo 2.19). La reglamentación de la Unión Europea establece

un valor máximo de 40 mg/kg de HMF para miel de uso general y no más de 80 mg/kg para mieles procedentes de regiones de clima tropical.

3.7.3. Fermentación Es la alteración más grave que puede sufrir la miel; es un proceso irreversible que lleva consigo la transformación y pérdida de las características del producto original. Se produce por la germinación y desarrollo de levaduras osmófilas que se pueden encontrar en todas las mieles naturales no calentadas, provenientes del néctar o de una contaminación posterior. A partir de los azúcares se desarrollan alcoholes y polioles, principalmente alcohol etílico y ácidos volátiles y no volátiles, y desprendimiento de gas carbónico. El proceso es propio de mieles que han sido recolectadas antes de alcanzar el grado de maduración o, en mieles cristalizadas, en su parte más líquida. En ambos casos, el contenido de agua es el que favorece el crecimiento de las levaduras, si la temperatura es la adecuada (aproximadamente 25 °C). Una vez fermentada, la miel ya no es aceptada para su consumo directo y se aprovecha en la producción de vinagre o, una vez cristalizada y mezclada con azúcar, para la alimentación artificial de abejas durante el invierno.

3.8. Inconvenientes de la miel (botulismo) La miel no es un producto estéril y están presentes levaduras y esporas del genero Bacillus y de Clostridium botulinum; estas últimas aparecen con una frecuencia muy pequeña pero son las únicas que presentan riesgo para la salud. Las fuentes primarias de contaminación son el polen, tracto digestivo de las abejas, aire, polvo y néctar, y las secundarias los equipos de procesado, polvo y aire del ambiente donde se elabora el producto. El riesgo de las fuentes secundarias se puede eliminar con un control higiénico riguroso, pero no así el de las fuentes primarias. Para destruir las esporas se necesitan temperaturas superiores a 100 °C, temperaturas que no se aplican a la miel debido a problemas de caramelización y deterioro

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Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

de sus cualidades organolépticas. La filtración y centrifugación, técnicas habituales en el procesado de la miel, no pueden llevarse a cabo de forma muy completa al eliminarse también el polen (base de la identificación floral), por lo que las esporas pueden llegar a la miel comercializada. La edad es el único factor que predispone al botulismo; los más sensibles son los niños menores de 1 año y particularmente los menores de 6 meses, en ellos la microbiota es muy simple y no puede prevenir la colonización de otros microorganismos en el intestino. Otros factores como la disminución en la motilidad intestinal favorecen el desarrollo de la enfermedad. Las esporas sobreviven al pH ácido del estómago, pasan al intestino, germinan y producen la neurotoxina botulínica. La enfermedad varía de días a meses dependiendo de la gravedad; la mortalidad es extremadamente baja en Europa, sin embargo el botulismo infantil puede producir algunas complicaciones en la edad adulta que están relacionadas con enfermedades respiratorias y afecciones de vías urinarias, otitis y colitis. Los niños están expuestos a la toxina si sus padres adicionan a las fórmulas infantiles miel o bien si mojan el pezón o el chupete en miel. Para prevenir el botulismo infantil, los países desarrollados recomiendan que no consuman miel los niños menores de 1 año de edad.

3.9. Utilización de la miel con fines terapéuticos La miel posee actividad antimicrobiana debido principalmente a su baja actividad de agua (aw = 0,56-0,63), bajo pH, presencia de sistemas enzimáticos que generan peróxido de hidrógeno y sustancias fitoquímicas. Históricamente las mieles se han utilizado para tratar muchas enfermedades; investigaciones recientes han confirmado científicamente su efectividad como: • Cicatrizantes de heridas, quemaduras y úlceras de la piel. • Agente antibacteriano de aplicación tópica en el tratamiento del acné y eczemas atópicos. • Ungüento para tratar conjuntivitis y blefaritis. • Hidratante y antibacteriano en el tratamiento de diarreas y gastroenteritis bacterianas infantiles, sustituyendo a soluciones de glucosa y electrólitos. Presentan la ventaja adicional de promover la repa-

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ración de la mucosa intestinal dañada, estimulando el crecimiento de nuevos tejidos y actuando como antiinflamatorio. • Tratamiento de úlceras pépticas. Por estas mismas propiedades, antimicrobiana y antioxidante, actúa como conservante de los alimentos que la utilizan como ingrediente. Y debido al contenido en tri y oligosacáridos se ha mostrado como prebiótico cuando se adiciona a derivados lácteos fermentados, promoviendo el desarrollo de bifidobacterias. Hay que indicar que el contenido de enzimas antioxidantes y sustancias fitoquímicas en las mieles es muy variable, y por lo tanto también lo es su eficacia.

3.10. Otros productos de la colmena usados en alimentación 3.10.1. Polen comercial El polen comercial son las partículas que las abejas llevan a la colmena y que forman aglutinando el polvillo fecundante de las flores con néctar, miel y sustancias salivares. Mediante un dispositivo denominado “cazapolen” se obliga a las abejas a soltar los gránulos, que luego son envasados y consumidos por los seres humanos. El polen es un alimento vital, del que las abejas no pueden prescindir, por lo que se aconseja no recoger más del 10% del polen recolectado por las abejas. Los gránulos de polen son ricos en hidratos de carbono: azúcares reductores (glucosa y fructosa) ≃ 33%, sacarosa ≃ 6%, almidón ≃ 1%, y fibra dietética ≃ 14%. El contenido de proteínas está en torno al 15%; presentan un elevado contenido en aminoácidos libres, entre los que destacan la prolina ≃ 29 mg/g y en menor medida los aminoácidos esenciales, arginina ≃ 3,8 mg/g, fenilalanina ≃ 0,7 mg/g, histidina ≃ 0,6 mg/g, y metionina ≃ 0,2 mg/g. El contenido en lípidos es de aproximadamente 6%, destacando los ácidos palmítico, oleico y los esenciales linoleico y linolénico. Las sales minerales representan el 2%; el potasio es el elemento mayoritario (4.000 mg/kg), le siguen el sodio (1.300 mg/kg), fósforo (580 mg/kg), calcio (490 mg/kg), magnesio (430 mg/kg), hierro (40 mg/kg), zinc (34 mg/kg), manganeso (11 mg/kg) y cobre (9 mg/kg).


3.10.2. Jalea real Es la secreción producida por las glándulas hipofaríngeas y mandibulares de las abejas obreras jóvenes que sirve de alimento a todas las larvas de la colmena, desde la eclosión hasta el tercer día, y a la reina a lo largo de toda su vida. Es una pasta amarillenta, ligeramente gelatinosa, de olor característico que recuerda al fenol y con un sabor amargo y ácido. El principal componente es el agua (≃ 66%); los azúcares representan, por término medio, el 15% y destacan los niveles de fructosa (8%), glucosa (6%) y sacarosa (1%). La fracción proteica representa el 13% y los principales aminoácidos son la prolina, lisina, arginina, y los ácidos glutámico y aspártico. Los lípidos ocupan el 4%, y en esta fracción el ácido graso mayoritario es el 10-hidroxidecenoico. La proporción de cenizas es del 1% y los elementos mayoritarios son sodio, potasio, fósforo, calcio, hierro y zinc. En las muestras frescas de jalea real se encuentran las vitaminas hidrosolubles tiamina (6 μg/g), riboflavina (7 μg/g), niacina (12 μg/g), piridoxina (8 μg/g) y ácido ascórbico (3 μg/g). Las propiedades nutricionales del polen y de la jalea real se deben principalmente al contenido en proteínas.

3.10.3. Propóleos Es la sustancia viscosa elaborada por las abejas a partir de sus secreciones con resinas y savia de distintos árboles, especialmente coníferas. Las abejas lo emplean como material de construcción y antiséptico. Contiene un 50% de resinas (compuestas de flavonoides, ácidos orgánicos y esteres, aldehídos fenólicos), 30% de ceras, 10% de aceites esenciales, 5% de polen y 5% de otros compuestos orgánicos. Entre los componentes resinosos destacan los siguientes flavonoides: galangina (9%), quercetina (6%), canferol (6%), apigenina (4,5%), pinobanksina (2%), pinocebrina (0,8%) y pinostobina (0,6%), así como los ácidos fenólicos cumárico, cafeico y cinámico y sus derivados. Se utilizan como antibiótico natural, generalmente aplicados localmente sobre la piel o mucosas. Tanto el polen como la jalea real o los propóleos pueden causar reacciones alérgicas a personas

sensibles, por lo que se deben administrar con prudencia y nunca durante el primer año de vida.

4. Productos de confitería Son aquellos preparados cuyo ingrediente fundamental es el azúcar o azúcares comestibles; además, pueden contener frutos secos, regaliz, miel, gelatinas alimenticias, aceites y grasas comestibles, leche y huevos, así como sus derivados, almidones, féculas y harinas alimenticias, especias y alimentos estimulantes, licores, proteínas vegetales, frutas, mermeladas, chocolates y coberturas, principalmente. Se pueden clasificar en seis grandes grupos: caramelos, goma de mascar o chicle, confites, golosinas, turrones y mazapanes.

4.1. Caramelos Son masas no cristalinas obtenidas por concentración o mezcla de azúcar y/o azúcares en un porcentaje mínimo del 50% sobre el producto final. Dentro de este grupo se pueden distinguir: caramelos duros, blandos, comprimidos y pastillas de goma.

4.1.1. Caramelos duros o caramelos propiamente dichos Los caramelos duros se elaboraban por calentamiento y posterior evaporación de mezclas de azúcar/jarabe de glucosa o azúcar/jarabe de glucosa/ azúcar invertido, en proporciones que varían desde el 70% de sacarosa y 30% de jarabe de glucosa hasta proporciones iguales, consiguiendo productos con una humedad muy pequeña, próxima al 1%. La adición de colorantes, saborizantes y acidulantes se realiza cuando la masa todavía es plástica.

4.1.2. Caramelos blandos y/o masticables Productos de textura blanda y/o masticable entre los que se incluyen los toffees. Este producto se elabora hirviendo azúcar, jarabe de glucosa, leche (evaporada o condensada) y grasas (mantequilla o

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Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

grasas vegetales) hasta obtener un producto con valores de humedad próximos al 10%. El sabor intrínseco de estos productos, así como el color desarrollado, se debe a la reacción de Maillard que tiene lugar entre los azúcares reductores y las proteínas lácteas. A menor valor de DE menor color y mayor viscosidad y plasticidad.

4.1.3. Caramelos comprimidos Se elaboran por compresión de una mezcla de ingredientes que no lleva cocción. Los ingredientes son: mezcla de azúcares en una proporción entre el 95-98%, agente colorante, que recubrirá el producto, una pequeña proporción de agente acidulante (0,5-3%), ácido cítrico o málico, si se desea un sabor afrutado y suele adicionarse estearato de magnesio o de calcio (1%) como coadyuvante del proceso de elaboración.

4.1.4. Caramelos o pastillas de goma Son productos de consistencia gomosa obtenidos al mezclar soluciones concentradas de azúcar y/o azúcares en caliente con gomas y/o gelificantes (agar-agar, almidón modificado, pectinas o pulpas de fruta y gelatina). Una elaboración típica de estos productos es la mezcla de sacarosa y jarabe de glucosa a partes iguales con diferentes proporciones del agente gelificante, según las características de producto deseadas, cocción y adición de saborizantes, colorantes y acidulantes. Posteriormente la masa se moldea y se seca hasta obtener un producto con 12 a 20% de humedad.

4.2. Goma de mascar o chicle Es el producto obtenido de la mezcla de azúcares (sacarosa, jarabe de glucosa con un alto valor de DE y glucosa) con una base masticable plástica e insoluble en agua. El producto base puede ser natural (caucho o gutapercha) y/o sintético (polietileno, acetato de polivinilo), y la proporción aproximada de los constituyentes es 25% de goma base, 25% de jarabe de glucosa y 50% de azúcar. En la elaboración de chicles sin azúcar se sustituyen los azucares por polialcoholes. Estos

354

productos, que además de proporcionar gusto presentan efecto placentero por el acto de masticar, constituyen uno de los productos de confitería más consumidos.

4.3. Confites Son los productos que resultan al recubrir, generalmente, frutos secos con azúcares y/o coberturas de chocolate. En este grupo se incluyen las peladillas y garrapiñados. Las almendras garrapiñadas se obtienen cuando almendras crudas o tostadas son revestidas de jarabes de azúcares saturados y caramelizados en caliente. La proporción de azúcar-almendra no debe ser superior a 4:1.

4.4. Golosinas Este grupo incluye los productos elaborados con azúcar y no recogidos en los apartados anteriores. Destacan los dulces de regaliz, merengues o dulces de espuma y fondants.

4.4.1. Dulces de regaliz Productos obtenidos de la gelificación del almidón con azúcares, finamente divididos y adicionados de extracto de regaliz (Glycyrrhiza glabra). La cantidad de extracto condiciona la calidad del producto y oscila entre 5 y 30%. La sustancia característica del sabor del extracto de regaliz es el diglucurónido del ácido β-glicirrético; si estos productos no lo contienen debe estar expresamente indicado.

4.4.2. Merengues o dulces de espuma Productos con esponjosidad y consistencia no elástica, obtenidos batiendo agentes espumantes (clara de huevo, gelatina y/o proteínas lácteas) con azúcar y/o azúcares (azúcar invertido y/o jarabe de glucosa). Estos productos se obtienen por extrusión de los ingredientes en tiras, posterior secado (15-20% de humedad), cortado y envasado. En este grupo se incluyen los marshmallows.


Tabla 5. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ENERGÉTICA APROXIMADA DE PRODUCTOS DE CONFITERÍA Componente

Cara- Toffees Pastillas Chicles Dulces Dulces Fondants melos de goma de de duros regaliz espuma

Hidratos de carbono (%)a

99

70

80-85

Proteínas (%)

2

Grasas (%)

Blando

84

5-6

4

Tr

12-17

13-19

>6

17

<1

2

Tr

26-39

28-37

> 19

10-12

< 20

16

2-4

2-4

7-8,5

63

Tr

155

175

148

175

484567

504569

1

10

Calcio (mg/100 g)

Tr

95

85-90

Duro

Mazapán

74b

Agua (%)

67-83

Turrón

10-15

Magnesio (mg/100 g) Hierro (mg/100 g)

Tr

1,5

Energía (kcal/100 g)

400

435

340-370

268330

8

Tr

< 315

329

340-360

42-60b 34-62b

< 67b

> 463

Tr: trazas. a Principalmente azúcares (sacarosa y jarabe de glucosa). b Puede contener fibra.

4.4.3. Fondants

4.5.Turrón

Son suspensiones de cristales finos de azúcar en jarabe saturado con consistencia plástica. Disoluciones de azúcar y jarabe de glucosa se calientan entre 116 y 119 ºC, y posteriormente se enfrían sin agitación a 38 ºC, con el fin de crear un estado de sobresaturación; la agitación posterior produce la cristalización del azúcar. El producto obtenido contiene alrededor del 75% de sacarosa, 15% de sólidos de glucosa y 10% de agua. Las llamadas cremas de mantequilla contienen 5-20% de mantequilla. Estos productos se pueden fundir y verter en caliente y constituyen la base de la industria del chocolate envasado. En la elaboración de la mayor parte de estos productos pueden sustituirse, total o parcialmente, los azúcares por polialcoholes.

Es un producto típicamente español y se designa a la masa obtenida por cocción de miel y azúcares (sacarosa, glucosa y azúcar invertido), adicionada o no de clara de huevo o albúmina, a la que posteriormente se añaden almendras tostadas, peladas o con piel. El porcentaje de almendras puede llegar hasta el 64% en los de mayor calidad. La proporción de azúcar y miel, preferentemente de romero y azahar, puede alcanzar el 20% para cada producto. Si el producto se elabora con almendras molidas se denomina “turrón blando” y si es con almendras enteras “turrón duro”. A los turrones tradicionales se han unido una variedad en los que se ha sustituido total o parcialmente las almendras por otros frutos secos (avellanas, nueces, pistachos) o ingredientes (yema de huevo, cacao, café, leche o nata, frutas trituradas) obteniéndose los denominados turrones de yema, crema, chocolate, etc.

355

Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

4.6. Mazapán El mazapán es otro producto típico de confitería en España y es la masa obtenida por amasado, con o sin cocción, de una mezcla de almendras crudas, peladas y molidas, con azúcares. El contenido de almendras en el producto acabado oscila entre el 23 y 45%.Tanto en turrones como en mazapanes puede adicionarse hasta un 15% de almidón; en este caso los productos pasan a denominarse turrones o mazapanes con fécula.

4.7.Valor nutricional de los productos de confitería El valor nutritivo de los productos de confitería es muy bajo, como se deduce del alto contenido en azúcares de la mayoría de los productos (Tabla 5). Caramelos duros, chicles, dulces de espuma y fondants tienen como componente casi exclusivo hidratos de carbono (sacarosa y jarabes de glucosa principalmente), que proporcionan más o menos calorías (270-400 kcal/100 g) según el porcentaje de agua en los mismos, o en el caso de los chicles

356

de la proporción en goma base. Otros productos (toffees y pastillas de goma) pueden tener hasta un 5-6% de proteínas; sin embargo, en su mayor parte es gelatina y por tanto deficitaria en aminoácidos esenciales: metionina, lisina y triptófano. El valor calórico de todos estos productos se reduce prácticamente a la mitad cuando se sustituyen los azúcares por polialcoholes. El valor nutricional de confites, turrones y mazapanes es muy diferente al incorporar frutos secos en su elaboración. Los turrones y mazapanes no alcanzan más del 67% en hidratos de carbono y en ellos ya está incluido un pequeño porcentaje en fibra. El contenido en proteínas es alto en turrones, en los de mayor calidad puede alcanzar hasta un 19%, de los que una parte son albúmina o proteínas de clara de huevo y por tanto de alta calidad. El contenido de grasa es elevado, pero se trata de grasa monoinsaturada, que es la que contiene la almendra. El nivel de calcio (155-175 mg/100 g), magnesio (148-175 mg/100 g) y vitamina E (9 mg/100 g) es aceptable. Los niveles de vitaminas dependen sobre todo del porcentaje de almendra utilizado y por término medio se encuentra tiamina (0,12 mg/100 g), riboflavina (0,33 mg/100 g), niacina (2,6 mg/100 g) y ácido fólico (48 μg/100 g).


5. Resumen  Los azúcares son hidratos de carbono que poseen sabor dulce. Bajo esta definición se incluyen monosacáridos, disacáridos y polialcoholes, estos últimos obtenidos por hidrogenación de los anteriores. Estos compuestos, además de su propiedad edulcorante, ejercen un efecto conservador si se encuentran a elevada concentración, proporcionan aroma y color cuando el alimento se somete a tratamientos térmicos y algunos (fructosa y sorbitol) pueden mantener blando el alimento que los contiene gracias a su higroscopicidad. El poder edulcorante de los distintos azúcares es una medida relativa frente a disoluciones de concentración conocida de sacarosa, que es el azúcar de referencia. El único azúcar más dulce que la sacarosa es la fructosa.  Los azúcares, glucosa, fructosa, sacarosa, maltosa y lactosa se encuentran de forma natural en los alimentos, los cuatro primeros en frutas, verduras y hortalizas principalmente; la lactosa es el azúcar de la leche. La industria utiliza estos compuestos en la elaboración de productos de confitería, bebidas, conservas de fruta, bollería y pastelería entre otros alimentos. Los más utilizados son: sacarosa o azúcar común, que se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha; glucosa que se obtiene por hidrólisis del almidón de maíz, trigo, patata y arroz; jarabes de glucosa, obtenidos por hidrólisis parcial del almidón, y jarabes de glucosa ricos en fructosa obtenidos por isomerización de los anteriores. Si se quiere elaborar alimentos con menor valor calórico y mantener las propiedades tecnológicas de los azúcares se utilizan los polialcoholes. El grado de pureza con el que se comercializan estos productos es muy elevado por lo que únicamente proporcionan energía, son las denominadas “calorías vacías”. Su consumo debe controlarse en personas diabéticas, con sobrepeso y con predisposición a la caries dental. Los polialcoholes ingeridos en grandes cantidades pueden producir diarreas.  La miel es el producto natural más rico en azúcares (≃ 80%) y son fructosa y glucosa los constituyentes mayoritarios. Este alimento es elaborado por las abejas a partir del néctar de las flores, obteniéndose la denominada miel de flores, o a partir de las secreciones de las plantas y excreciones de otros insectos que se encuentran sobre la planta, denominándose en este caso miel

de mielada o de bosque. Para su comercialización requiere un procesado que incluye centrifugación para extraer la miel del panal, filtración para eliminar impurezas y en algunos casos pasteurización. Debido a su elevada concentración de azúcares y bajo contenido en agua es un producto con una vida útil muy larga (≃ 2 años). Sin embargo puede sufrir algunos procesos que alteran su calidad, como solidificación en forma de cristales y cambios a colores más oscuros.  Al igual que los azúcares es un alimento muy energético, que proporciona por término medio 300 kcal/100 g. El bajo contenido en aminoácidos esenciales, elementos minerales y vitaminas sólo sirve para cubrir una pequeñísima proporción de las necesidades nutricionales diarias auque su consumo sea muy grande. Sin embargo, y a diferencia de otros edulcorantes, contiene compuestos fitoquímicos que le proporcionan un valor adicional. Éstos en su mayor parte son antioxidantes, enzimáticos (peroxidasas) y químicos (ácidos fenólicos y flavonoides). La miel no es un producto estéril y puede presentar esporas de Clostridium botulinum que pueden germinar en el tracto gastrointestinal de los niños al tener estos un mayor pH y un menor desarrollo de la microbiota intestinal. Para prevenir el botulismo infantil los niños menores de un año no deben consumir miel.  El polen, jalea real y propóleos son otros productos derivados de la colmena que también se emplean en alimentación. El valor nutricional de los dos primeros es alto, ya que contienen proteínas de gran valor biológico. Estos productos, junto con la miel, debido a su poder antibacteriano, pueden utilizarse con fines terapéuticos como cicatrizantes de heridas, quemaduras y úlceras de la piel, entre otras aplicaciones.  Los productos de confitería son aquellos en los que el azúcar es el constituyente principal. Caramelos, chicles y golosinas sólo poseen valor energético; sin embargo, confites, turrones y mazapanes, que también se incluyen dentro de estos productos, además de poseer un elevado valor calórico, contienen proteínas de alto valor biológico, ácidos grasos monoinsaturados, calcio y vitamina E, que provienen de la adición de frutos secos en su elaboración.

357

Capítulo 2.10.

Azúcares y miel

6. Bibliografía Abellán GB, Marquina AD, Villanueva MTO, Álvaro PC. Discriminant analysis of Jijona nougat qualities. Z Lebensm Unters Forsch A 1997; 205: 274 -6. Separata que describe la composición química del turrón. Barros C, Martín E (eds.). Legislación alimentaria de la Unión Europea, sección 4: edulcorantes naturales y miel. Legislación alimentaria de aplicación en España, Capítulo XXIII : Edulcorantes naturales y derivados. Eypasa. Madrid, 2003. Libros recopilatorios y de continua actualización que recogen las Directivas y Reales Decretos relacionados con los alimentos. Belitz HD, Grosch W. Azúcares, azúcares-alcohol y miel. En: Química de los alimentos. Acribia. Zaragoza, 1997; Capítulo 19: 923-55. Libro clásico y muy completo de bromatología. Bemiller JN, Histler W. Carbohidratos. Fennema OR (ed.). Acribia. Zaragoza, 2000: 187-267. Capítulo que describe de forma detallada las propiedades físicas y químicas de los azúcares. Bogdanov S, Martin P. Honey authenticity. Mitteilungen aus Lebensmitteluntersuchung und Hygiene 2002; 93: 232-54. Separata que recopila los criterios físico - químicos exigidos en la Unión Europea que aseguran la autenticidad de la miel. Boutin RF. Confections. History and product categories. En: Hui YH (ed.). Encyclopedia of Food Science and Technology. John Wiley & Sons Inc. New York, 1992; vol 1: 456 -76. Libro realizado por especialistas en tecnología de alimentos, donde se describen, entre otros, los procesos de elaboración de productos de confitería. Crane E. Bees and beekeeping. Heinemann Newnes. Oxford, 1990. Manual clásico del mundo de la apicultura. Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients). Food and Nutrition Board (FNB). Institute of Medicine (IOM). The National Academies Press. Washington, 2002. Libro que recoge las recomendaciones norteamericanas en macronutrientes, las populares DRI. Doner LW. Honey. En: Caballero B, Trugo L, Finglas PM (eds.). Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition. Academic Press. New York, 2003. Capítulo monográfico dedicado a la miel por uno de los mayores especialistas en su composición química.

358

FAO alimentación y nutrición. Los carbohidratos en la nutrición humana. FAO (ed.). Roma, 1999. Libro que recoge las opiniones de expertos en hidratos de carbono. En él se incluye un análisis detallado de la relación entre azucares y salud. Foster-Powell K, Holt SHA, Brand-Miller JC. International table of glycemic index and gluycemic load values. Am J Clin Nutr 2002; 76: 5-56. Separata que recopila los últimos datos de índice glucémico de alimentos. Gebhardt SE, Thomas RG. Nutritive value of foods. USDA Agricultural Research Service. Home and Garden Bulletin 2002; 72. Tablas de composición de alimentos muy completas. Gil Hernández A, Ramírez Tortosa MC. Azúcares y derivados. En: Sociedad Española de Nutrición Comunitaria SENC (ed.). Guías alimentarias para la población española. IM&C, S.A. Madrid, 2001: 133- 45. Libro actualizado de recomendaciones nutricionales para la población española. Gimeno Hernández O. Edulcorantes naturales y derivados. En: Astiasarán I, Martínez JA (eds.). Alimentos: composición y propiedades. McGraw-Hill Interamericana. Madrid, 2000; Capítulo 10: 213-37. Capítulo muy completo dedicado a edulcorantes. Lindsay RC. Flavores. Fennema OR (ed.). Acribia. Zaragoza, 2000: 855-906. Capítulo que describe con detalle los compuestos aromáticos de los alimentos. Molan PC. Why honey is effective as a medicine. 2. The scientific explication of its effects. Bee World 2001; 82: 22-40. Separata para conocer los usos terapéuticos de la miel. Sáenz Laín C, Gómez Ferreras C. Mieles españolas. Características e identificación mediante el análisis del polen. Editorial Mundi-Prensa Libros, S.A. Madrid, 2000. Libro para iniciarse en el mundo de la melisopalinología. Incluye fotografías de pólenes de las principales plantas melíferas. Serra Bonvehi J, Ventura Coll F. Flavour index and aroma profiles of fresh and processed honeys. J Sci Food Agric 2003; 83: 275- 82. Separata para conocer en profundidad los constituyentes aromáticos de la miel. Tomas-Barberan FA, Martos I, Ferreres F, Radovic BS, Anklam E. HPLC flavonoid profiles as markers for the botanical origin of European unifloral honeys. J Sci Food Agric 2001; 81: 485-96. Como su nombre indica, es una separata que analiza cuáles son los flavonoides típicos de determinadas mieles.


7. Enlaces web

 www.honey.bio.waikato.ac.nz  www.nhb.org  www.nal.usda.gov/fnic  www.nap.edu

359

2.11. Grasas y aceites

María del Carmen López Martínez Herminia López García de la Serrana

Capítulo 2.11. Grasas y aceites

1. Introducción 2. Las grasas en la alimentación 2.1. Composición de las grasas 3. Grasas de origen animal 3.1. Manteca de cerdo 3.2. Sebo de vacuno 3.3. Sebo de cordero 3.4. Mantequilla 3.4.1. Obtención y etapas de su elaboración 3.4.2. Tipos de mantequilla 3.4.3. Composición y valor nutritivo 3.5. Aceites marinos 4. Grasas de origen vegetal 4.1. Manteca de coco 4.2. Manteca de palma 4.3. Manteca de cacao 4.4. Aceites de semillas 4.4.1. Aceite de algodón 4.4.2. Aceite de maíz 4.4.3. Aceite de cacahuete 4.4.4. Aceite de soja 4.4.5. Aceite de cártamo 4.4.6. Aceite de girasol 4.4.7. Aceite de canola 4.4.8. Aceite de sésamo 4.4.9. Aceite de linaza 4.5. Obtención de los aceites de semillas 4.6. Grasas de frutos 4.6.1. Aceite de palma 4.6.2. Aceite de oliva 5. Grasas de origen vegetal. Procesos de modificación de las grasas 5.1. Grasas y aceites hidrogenados

5.2. 5.3.

5.4. 5.5. 5.6. 5.7.

5.1.1. Proceso de hidrogenación 5.1.2. Ácidos grasos trans 5.1.3. Interés nutricional Transesterificación y fraccionamiento Margarina 5.3.1. Elaboración y composición 5.3.2. Tipos de margarinas 5.3.3. Valor nutritivo Shortenings: grasas utilizadas en repostería Otros usos de las grasas: aceites de cocina Aceites para ensaladas y mayonesas Otros usos especiales: triglicéridos de cadena media

6. Sustitutos de la grasa alimentaria 6.1. Clasificación 6.1.1. Derivados de los hidratos de carbono 6.1.2. Derivados de las proteínas 6.1.3. Derivados de las grasas 7. Resumen 8. Bibliografía 9. Enlaces web

Objetivos n Descubrir el significado de las grasas en la alimentación. n Identificar las diversas grasas de origen animal y vegetal, e indicar las diferencias en su composición. n Exponer la composición química de la mantequilla, esquematizar su elaboración y conocer su valor nutricional. n Distinguir la mantequilla de otras grasas de origen animal. n Marcar las diferencias más notables entre la composición de los distintos aceites de semillas. n Mostrar la importancia del aceite de oliva, sintetizar su proceso de obtención y describir su composición para interpretar su interés nutricional. n Esquematizar las principales fases del proceso de refinación de la grasa y comprender el concepto del proceso en la calidad de los aceites. n Conocer el concepto de grasa modificada, los procesos de hidrogenación y transesterificación, e identificar sus posibles consecuencias. n Describir la aplicación de las grasas modificadas y otros usos de interés de las grasas en el campo de la alimentación. n Presentar las alternativas al consumo de grasa y detallar las ventajas e inconvenientes de los sustitutos de la grasa.

1. Introducción

L

as grasas y aceites forman parte de un amplio grupo de alimentos, muy repartidos en el reino animal y vegetal, que incluyen la grasa visible, fácil de cuantificar y modificar, la cual se diferencia de la grasa invisible, constituyente de gran número de alimentos, como huevo, leche, carne, aceitunas, aguacates y leguminosas. Desempeñan un importante papel, al contribuir a la palatabilidad de la dieta. La grasa es el componente de más interés en este sentido y resulta imprescindible en la mayor parte de la preparación de los alimentos. Éstos deben contener grasa de ambos tipos, visible y no visible; de lo contrario, costaría consumirlos, y antes o después serían rechazados. Las grasas suministran gran cantidad de energía; no se puede olvidar que cada gramo de grasa proporciona 9 kcal. Además aportan a la dieta ácidos grasos esenciales, tales como el linoleico y el α-linolénico, y van a ser vehículo de vitaminas liposolubles A, D y E. El objeto de este Capítulo es el estudio de los alimentos cuya composición mayoritaria es la grasa. Se abordarán las grasas constituidas principalmente por ácidos grasos saturados, procedentes fundamentalmente de los alimentos de origen animal, tales como la grasa de cerdo, vacuno o grasa láctea; de igual manera se estudiarán las grasas de origen vegetal, grupo en el que destacan principalmente los aceites, en cuya composición mayoritariamente entran a formar parte los ácidos grasos insaturados, y se conocerá la diferencia de composición de los distintos aceites. De elevado consumo en la actualidad son las grasas modificadas que la industria alimentaria oferta para la preparación de una gama de alimentos cada vez más demandados, que constituyen la grasa invisible y que se abordarán en este Capítulo. Por último, también se recoge una visión general de las tendencias actuales en cuanto al consumo de grasa, al ser éste un nutriente que hay que restringir en numerosos casos, tales como obesidad, diabetes y enfermedad cardiovascular; por ello, la industria alimentaria se hace eco de las recomendaciones actuales para reducir el consumo de grasa, investigando productos que puedan ser utilizados como sustitutos de las grasas.

365

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

Tabla 1. FUENTES PRINCIPALES DE ÁCIDOS GRASOS SATURADOS Nombre sistemático

Fórmula

Nombre común

Alimento

Ácido tetraenoico

4:0

Ácido butírico

Leche

Ácido hexaenoico

6:0

Ácido caproico

Leche

Ácido octaenoico

8:0

Ácido caprílico

Coco

Ácido decaenoico

10:0

Ácido cáprico

Coco

Ácido dodecaenoico

12:0

Ácido láurico

Coco, palma

Ácido tetradecaenoico

14:0

Ácido mirístico

Coco, palma

Ácido hexadecaenoico

16:0

Ácido palmítico

Coco, palma

Ácido octadecaenoico

18:0

Ácido esteárico

Grasas animales, cacao

Ácido eicosaenoico

20:0

Ácido aráquico

Cacahuete

Ácido docosaenoico

22:0

Ácido behénico

Cacahuete, colza

Ácido tetracosaenoico

24:0

Ácido lignocérico

Ceras

2. Las grasas en la alimentación 2.1. Composición de las grasas Los constituyentes mayoritarios de las grasas alimentarias son los triacilglicéridos (triglicéridos), los cuales pueden estar formados por diferentes ácidos grasos, lo que representa en parte su interés nutritivo. Otros componentes son los fosfolípidos y los compuestos del insaponificable o componentes menores. Los ácidos grasos que constituyen las grasas condicionan la naturaleza de las mismas y el hecho de que se puedan clasificar como grasas sólidas a la temperatura ambiente o bien como aceites cuando son líquidos. Los ácidos grasos más abundantes presentan cadenas lineales con un número par de átomos de carbono. La longitud de las cadenas puede variar desde cuatro átomos de carbono, como sucede en la grasa de la leche, hasta 30, como ocurre en algunos aceites de pescado (Tabla 1). Los ácidos grasos poliinsaturados que se encuentran en la naturaleza presentan dobles enlaces en posición cis separados por grupos metileno (Tabla

366

2). Un doble enlace puede cambiar de configuración cis a trans (isomerización geométrica), o bien puede desplazarse a otra posición de la cadena de carbonos (isomerización posicional). Los fosfolípidos son componentes minoritarios en los alimentos y aceites, de gran interés en la constitución de las membranas celulares. Otros componentes minoritarios son la vitamina E, presente en aceites vegetales y en los productos elaborados con ellos; carotenoides importantes como provitamina A; la vitamina A, de la que una fuente abundante es la grasa de la mantequilla; y la vitamina D, procedente de los aceites de pescado. Entre los esteroles hay que destacar el colesterol, que se encuentra en las grasas de origen animal, mientras que en los aceites vegetales están presentes el βsitosterol, el campesterol y el estigmasterol. El escualeno es el hidrocarburo predominante en las grasas alimentarias, y se halla en cantidades particularmente elevadas en algunos aceites. En función de su procedencia, las grasas se clasificarán en grasas de origen animal, grasas de origen vegetal y grasas modificadas.

3. Grasas de origen animal

M.ªC. López Martínez | H. López García de la Serrana

Tabla 2. FUENTES PRINCIPALES DE ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS Nombre sistemático

Fórmula

Nombre común

Alimento

Ácido 7-hexadecaenoico

16:1 n-7

Ácido palmitoleico

Aceite de palma

Ácido 9-octadecaenoico

18:1 n-9

Ácido oleico

Ac. de oliva, grasas animales y vegetales

Ácido 13-docosaenoico

22:1 n-9

Ácido erúcico

Aceite de colza

Ác. 9,12-octadecadienoico

18:2 n-6

Ácido linoleico

Aceite de semillas

Ácido 6, 9, 11-octadecatrienoico

18:3 n-6

Ácido γ-linoleico

Aceite de semillas

Ácido 5, 8, 11, 14-eicosatetraenoico

20:4 n-6

Ácido araquidónico

Grasa animal

Ácido 9, 12, 15-octadecatrienoico

18:3 n-3

Ácido α-linolénico

Aceite de pescado

Ácido eicosapentaenoico

20:5 n-3

Ácido EPA

Aceite de pescado

Ácido docosahexaenoico

22:6 n-6

Ácido DHA

Aceite de pescado

Son las obtenidas por distintos procedimientos a partir de diversos depósitos adiposos de determinados animales en perfecto estado sanitario. De acuerdo con la legislación vigente, se consideran las siguientes:

3.1. Manteca de cerdo La manteca de cerdo es actualmente la grasa animal más utilizada, casi tanto como la mantequilla. Su consistencia depende de la raza del cerdo y de su alimentación. En función del tejido adiposo del que proceda, suministra dos tipos de grasa: el tocino, proveniente del tejido subcutáneo, y la manteca de cerdo, procedente del tejido adiposo, de la cavidad abdominal y de otras partes del cerdo. Para la extracción de la grasa del tocino se procede a la fusión, y la mayoría se somete a transesterificación, aumentando así su empleo en la industria alimentaria. De esta manera, lo que era una grasa visible ha pasado a formar parte de una gama de productos de repostería, muy demandados por el consumidor, con elevado contenido de grasa invisible en la mayor parte de los casos. La manteca de cerdo propiamente dicha, más dura y consistente que la grasa de tocino, se obtiene por fusión de los trozos procedentes fundamentalmente del tejido adiposo, y como tal se viene utilizando en la alimentación humana desde la Antigüedad.

Los ácidos más abundantes en la grasa de cerdo son el ácido oleico (36-53%), el ácido palmítico (21-29%) y el ácido esteárico (7-21%). En menor cantidad se encuentran los ácidos mirístico, miristoleico, palmitoleico y linoleico. El tipo de alimentación del animal influye marcadamente sobre la composición en ácidos grasos de sus glicéridos.

3.2. Sebo de vacuno Se llama sebo al producto obtenido por fusión de las grasas de depósito del ganado vacuno.A temperatura ambiente, es más duro y más firme que la manteca de cerdo. Proviene de la grasa que reviste la cavidad abdominal y de los riñones, el corazón y otros tejidos adiposos. Esta grasa es ligeramente amarilla debido a los carotenoides procedentes del alimento, de consistencia quebradiza, y funde a 45-50 °C. La composición no depende tanto de la alimentación del animal como en el caso del cerdo. Su contenido en ácido oleico es menor, y mayor la cantidad de ácido palmítico y esteárico (70-80%). El sebo tiene un uso limitado en la elaboración de alimentos horneados. Algunas cadenas de comida rápida han mostrado preferencia por el uso de ciertos sebos de vacuno para la fritura de patatas en profundidad. Esto se debe al sabor conferido a las patatas, así como al precio, generalmente más económico que el de los aceites y shortenings vegeta-

367

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

les. Sin embargo, en los últimos años incluso las grandes cadenas de comida rápida han cambiado a grasas o aceites vegetales por razones de salud. Su elevado contenido en grasas saturadas hace no aceptables estos sebos desde el punto de vista dietético.

3.3. Sebo de cordero Como consecuencia del desagradable olor típico del sebo de cordero, cuya eliminación resulta muy difícil, esta grasa apenas se utiliza actualmente como grasa comestible. El sebo de cordero es más duro y quebradizo que el de vacuno.

3.4. Mantequilla Este producto fue muy valorado entre los pueblos mongoles, celtas y vikingos. Los primeros obtuvieron la mantequilla al batir la nata en el interior de las pieles de animales que colgaban suspendidas horizontalmente sobre el suelo. Transmitieron a sus descendientes el gusto por la mantequilla, hecho que se vio favorecido por la cría de vacas que tan bien se desarrolló en las sucesivas regiones de adopción. Este aprecio por la mantequilla no fue compartido por griegos y romanos, que no la incluyeron en su dieta por considerarla un producto bárbaro. Por este motivo, la mantequilla no se introdujo en Italia hasta el siglo XV. Durante los siglos XVI y XVII, las principales zonas europeas productoras de mantequilla fueron los Alpes, el norte de Francia, los Países Bajos, Inglaterra e Islandia. Más tarde, las poblaciones europeas instaladas en América, Australia y África conservaron los hábitos de consumo de materias grasas de sus países de origen, haciéndolos extensibles a los pobladores de estos continentes. Históricamente, la mantequilla ha sido siempre un producto caro que tan sólo podía ser adquirido por los sectores más privilegiados de la población. Según la legislación, es el producto graso obtenido por procedimiento mecánico de la leche o nata higienizada. En el momento de su venta deberá presentar algunas características, entre las que destacan las siguientes: • Consistencia sólida y homogénea. • Color amarillo más o menos intenso, olor y sa-

368

bor característicos. • Humedad, máximo 16% en peso. • Extracto seco magro, máximo 2% en peso. • Materia grasa, mínimo 80% en peso. • Prueba de la fosfatasa negativa. • Ausencia de gérmenes coliformes en 0,1 gramos.

3.4.1. Obtención y etapas de su elaboración La mantequilla se prepara a partir de la leche de vaca, y es una mezcla de grasa láctea, agua y sal. La mantequilla industrial se colorea habitualmente de modo artificial, hasta obtener una tonalidad amarilla constante. La mantequilla doméstica no se suele colorear y, por tanto, la intensidad de su color amarillo varía con la estación del año y la alimentación de las vacas. La mantequilla se obtiene por batido enérgico de la nata pasteurizada, que previamente ha sido separada por centrifugación. Desde el punto de vista físicoquímico, es el resultado de transformar una emulsión de grasa en agua (leche) en una emulsión de agua en grasa (mantequilla), como consecuencia del batido y amasado de la nata de la leche. Las etapas que se siguen en la elaboración de la mantequilla son: a) Pasteurización de la nata. La nata separada de la leche se pasteuriza, y así se destruye la flora que interferiría posteriormente en la maduración. b) Enfriamiento o refrigeración. De esta forma cristalizan los triglicéridos que funden en la pasteurización y que se perderían en la etapa del batido. La nata es una emulsión tipo grasa/agua, en la que la grasa se encuentra en estado globular, recubierto cada glóbulo por una membrana compuesta por proteínas, vitamina A, colesterol y fosfátidos. Para producir la inversión de la emulsión, en la primera etapa se induce la desestabilización de la emulsión por enfriamiento. c) Siembra y maduración de la nata. La nata se siembra con un 3-5% de fermentos por adición de microorganismos del tipo de Leuconostoc citrovorum y Leuconostoc paracitrovorum, que necesitan de un medio ácido, proporcionado por Streptococcus lactis y Streptococcus cremoris. Se agita enérgicamente para una mejor distribución del fermento, dejándola en reposo a temperatura suave (14-16 °C) durante 15 horas.


Los fermentos lácticos o “fermentos del aroma” son bacterias lácticas que, cultivadas en la nata fresca (dulce), forman sólo una cierta cantidad de ácido láctico, pero que en la nata ácida originan diacetilo, considerado como el principal responsable del aroma (la dosis que contiene la mantequilla oscila entre 0,5 y 1,5 mg/kg). En esta etapa, además de la acidificación adecuada, se produce la aromatización de la nata, la cual no sólo se debe al diacetilo formado, sino también a los ácidos grasos de bajo peso molecular constituyentes del aroma de la mantequilla. d) Batido. El batido es la operación encargada de invertir la emulsión y provocar la separación del suero. Al batir se desestabiliza la emulsión, destruyéndose una porción más o menos importante de glóbulos de grasa. La grasa libre sale al exterior y hace que se unan los glóbulos que permanecen intactos. La grasa se vuelve hidrófoga, y se separa la fracción no grasa, llamada suero o mazada. Si la maduración ha sido adecuada y se ha alcanzado un pH bajo, el batido se producirá sin aumento de la temperatura y se formarán gránulos de mantequilla de buen tamaño y excelente textura. e) Lavado y amasado. Esta operación incluye uno o varios lavados con agua, a baja temperatura, evitando así el desarrollo de microorganismos. Los gránulos de mantequilla lavados se destruyen en la etapa de amasado, y así se facilitan la soldadura de los granos y la pulverización de la fase acuosa en el seno de la grasa, dando lugar a una masa homogénea y plástica. En esta etapa, se produce la reducción del tamaño de gotas de la fase acuosa y se rompen uniones entre sólidos grasos. Es de gran importancia, pues de ella dependen, en gran manera, la textura posterior de la mantequilla y la proporción de fase acuosa, ya que durante el amasado se ajusta el contenido en humedad y su distribución en la mantequilla. El desuerado prepara los gránulos de mantequilla para el amasado ulterior y evita que la presencia de excesivas cantidades de lactosa y proteínas residuales perjudique la posterior conservación de la mantequilla. f) Envasado y conservación. Al contener más de un 80% de grasa, la mantequilla está expuesta a sufrir el enranciamiento, catalizado por la presencia de iones metálicos, principalmente cobre, hierro y manganeso, y por la acción de la luz. Igualmente existe el riesgo de que agentes enzi-

máticos o sustancias de naturaleza alcalina provoquen lipólisis, dándole un sabor jabonoso. La mantequilla puede sufrir, durante su almacenamiento y distribución, alteraciones de tipo microbiológico, debido a la presencia de agua. Para evitarlo se utilizan conservadores (ácido sórbico, sorbatos o benzoatos). Durante el proceso de obtención se puede o no añadir sal, lo que diferencia a la mantequilla dulce de la mantequilla salada, y se favorece así su conservación. También se pueden adicionar carotenos, que intensifican su color. Para la conservación de la mantequilla es preciso mantenerla en refrigeración.

3.4.2.Tipos de mantequilla En su denominación, el término “mantequilla” debe ir seguido del nombre de la especie animal de la que se obtiene. Por ello, los diferentes tipos de mantequilla dependen de la leche de procedencia, leche de vaca, oveja, cabra o búfala. Sin embargo, no se puede conseguir mantequilla a partir de leche de camella, ya que sus glóbulos grasos son muy pequeños y no se agrupan para formar grumos. Las mantequillas de oveja y de cabra se elaboran principalmente en Oriente Medio y en el Magreb, tienen un color casi blanco y su contenido graso es superior al de la mantequilla de vaca. Existen otros tipos de mantequilla en los que se han modificado tanto el proceso de elaboración como su composición química. Entre ellos se encuentran la mantequilla batida, más fácil de extender y fundir que la ordinaria; la mantequilla light o baja en calorías, con un contenido graso máximo que varía según la legislación de cada país; la mantequilla con otros ingredientes no lácteos (ajo o diversas hierbas aromáticas); y sustitutos de la mantequilla como el bregott, elaborado a partir de una mezcla de grasa láctea y aceites vegetales de alta calidad.

3.4.3. Composición y valor nutritivo La mantequilla es un producto que tiene un alto contenido en grasa (80 g/100 g de producto). Un 62-69% de esta grasa son ácidos grasos saturados; un 29-32%, ácidos grasos monoinsaturados; y

369

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

Tabla 3. COMPOSICIÓN DE LA MANTEQUILLA (POR 100 g) Energía (kcal)

Grasa (g)

AGS (g)

AGMI (g)

AGPI (g)

Colesterol (mg)

Na (mg)

Vit. A (µg)

Vit. D (µg)

750,0

83,00

45,09

24,12

2,07

230,00

10

828,33

0,76


un 2-4%, ácidos grasos poliinsaturados. Asimismo, la mantequilla se caracteriza porque un tercio de sus ácidos grasos saturados son de cadena corta, hecho que la hace de fácil digestión y sirve además para diferenciarla de otras grasas. Debido a su contenido graso, su aporte calórico resulta elevado, lo que unido a su nivel de colesterol, que también es alto, la convierte en un alimento del que no se puede abusar y que habrá que restringir en personas con dislipemias. No obstante, la mantequilla es una fuente importante de vitamina A y, en menor medida, de vitamina D (Tabla 3).

3.5. Aceites marinos De los mamíferos que viven en el mar se utilizan como fuente de grasa la ballena, la foca y los peces pertenecientes a la familia de los arenques. Es característico de los aceites de animales marinos su elevado contenido en ácidos grasos poliinsaturados, en los que predominan los ácidos grasos n-3, y fundamentalmente eicosapentaenoico (EPA) y docosahexaenoico (DHA). Dado que estos ácidos grasos se oxidan fácilmente, los aceites de animales marinos no se usan directamente como grasas comestibles, sino que previamente se hidrogenan y refinan. Desde el punto de vista nutricional, los aceites de pescado desempeñan funciones biológicas importantes en el organismo, puestas de manifiesto en los estudios realizados en la población esquimal, gran consumidora de pescado. Esta población presenta la tasa más baja de mortalidad por isquemia de miocardio, hecho asociado a la ingesta de ácidos grasos poliinsaturados.

4. Grasas de origen vegetal Se obtienen a partir de diferentes procedimien-

370

tos técnicos, como por presión, fusión o extracción con disolventes a partir de frutos y de semillas oleaginosas. Unas son sólidas a la temperatura ambiente, como es el caso de las mantecas, y otras son líquidas, como los aceites. La Tabla 4 muestra la composición en ácidos grasos de algunos aceites y grasas vegetales importantes comercialmente.

4.1. Manteca de coco Procede del fruto del cocotero (Cocos nucifera), una planta tropical. Se presenta como una masa de consistencia pastosa o fluida, según la temperatura ambiente, de color blanco o marfil, inodora, insípida o de sabor suave característico. El endospermo oleoso, cuyo contenido en agua se reduce por desecación (desde el 50% hasta el 5-7%), sirve, bajo la denominación de “copra”, como materia prima de partida para la obtención de la grasa. Las islas Filipinas son grandes productoras de aceite de coco y copra. Esta grasa se caracteriza, principalmente, por un elevado porcentaje de ácido láurico, seguido del mirístico y otros ácidos grasos de cadena corta. Debido a su elevada proporción de ácidos grasos saturados, el aceite de coco es bastante resistente a los fenómenos oxidativos en condiciones normales de almacenamiento, lo que hace de él un buen producto para recubrir galletas y para ser utilizado en la fritura. Sin embargo, por su bajo peso molecular, el aceite de coco tiene tendencia a causar problemas de formación de espuma cuando se mezcla con aceites para la fritura; es algo similar a lo que ocurre cuando se produce una excesiva polimerización de las grasas de fritura, como consecuencia de una mezcla de grasas de bajo y alto peso molecular. Su punto de fusión se sitúa por debajo de la temperatura corporal, por lo que tiene aplicación para el relleno de dulces y galletas, y contri-


Tabla 4. COMPOSICIÓN EN ÁCIDOS GRASOS DE ALGUNOS ACEITES Y GRASAS VEGETALES COMERCIALES IMPORTANTES (%) Aceites y grasas Ácidos grasos

Soja

12:0 14:0 16:0 16:1 n-7 18:0 18:1 n-9 18:2 n-6 18:3 n-3 20:0 20:1 n-9 22:0 22:1 n-9 24:0

≤ 0,1 ≤ 0,1 7-12 ≤ 0,5 2-6 20-35 45-60 5-10 ≤1 ≤ 0,5

Girasol Cártamo Algodón ≤ 0,1 ≤ 0,1 3,5-8,0 ≤ 0,2 3-7 15-85 50-72 ≤ 0,2 ≤ 0,6 ≤ 0,3 ≤1

Maíz

≤ 0,1 ≤ 0,1 4-10 ≤ 0,1 2-4 11-25 55-80 ≤1 ≤1

≤ 0,1 ≤ 1,2 17-29 ≤1 1-3 16-44 33-58 ≤ 0,3

≤ 0,1 ≤ 0,1 9-17 ≤ 0,2 1-3 22-44 45-65 ≤ 1,5 ≤1

≤1

≤ 0,1

≤ 0,1

Colza o Cacahuete nabina ≤ 0,1 ≤ 0,1 2-7 ≤1 1-3 50-65 15-30 6-14 ≤ 1,5 ≤ 4,5 ≤ 0,5 ≤5 ≤ 0,2

≤ 0,1 ≤ 0,3 8-13 ≤ 0,3 3-5 38-63 18-42 ≤1 1-3 ≤1 2-5

Coco*

Nuez de Palma* palma*

46-50 17-19 8-10

44-51 15-17 7-10

2-3 5-7 1-2 ≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,2

2-3 12-19 1-3 ≤ 0,7 ≤ 0,3 ≤ 0,5

≤ 0,2 ≤1 43-46 ≤ 0,3 4-6 37-41 9-12 ≤ 0,4 ≤ 0,4 ≤ 0,3

1-3

*Ranken MD. Manual de industrias de los alimentos, 1993. Fuente: Código alimentario español, capítulo XVI. Reglamentación técnico-sanitaria de aceites vegetales comestibles, 1983-1996.

buye, por dicha característica, a un efecto refrescante en la boca. Respecto al interés nutricional, su contenido en ácidos grasos saturados es muy elevado (alrededor del 92%). Por ello, el aceite de coco está en entredicho durante los últimos años desde el punto de vista dietético, al considerarse una grasa aterogénica.

4.2. Manteca de palma Procede de las semillas de la palma oleosa. Las semillas, desprovistas del fruto, se secan una vez liberadas de la cáscara dura. El interior de la semilla contiene la harina de semilla de palma y la manteca de pepita de palma. La manteca de pepita de palma es parecida a la de coco en su color, su sabor y sus propiedades. Así, su contenido en ácido láurico se sitúa alrededor del 47%, y el porcentaje de ácido mirístico es del 16%; tan sólo se diferencia de la manteca de coco en su contenido en ácido oleico, más elevado en la palma. Las grasas de coco y de palma son componentes importantes de las margarinas vegetales sólidas

a temperatura ambiente. Desde el punto de vista de su interés nutricional, no se puede olvidar su aporte calórico; pero además, como en el caso del coco, la grasa que aporta la palma es mayoritariamente saturada.

4.3. Manteca de cacao Se obtiene de las bayas de la planta tropical Theobroma cacao. Es sólida, amarilla pálida, y posee el olor y sabor característicos de dichas bayas. A temperaturas inferiores a 26 °C resulta quebradiza. Pero las bayas son relativamente duras, y funden entre 30 y 40 °C, lo cual significa, especialmente para la manteca de cacao, que tienen un intervalo de fusión relativamente estrecho. Debajo de su punto de fusión, la manteca de cacao no es grasienta al tacto; la combinación de esta propiedad con su dureza a la temperatura ordinaria y el hecho de tener un punto de fusión inferior a la temperatura del cuerpo humano la hacen extraordinariamente apropiada para usarla como grasa envolvente para confituras y para mezclarla con el chocolate.

371

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

El comportamiento a la fusión, que se percibe en la boca como muy agradable, se debe a la presencia en su composición de glicéridos que contienen esencialmente ácidos palmítico, esteárico y oleico. También se explica su estabilidad frente a la oxidación y al desarrollo del enranciamiento por la composición en estos ácidos grasos, lo que la diferencia de otras grasas y aceites comunes. Esta grasa se emplea principalmente para la obtención de chocolate y sus derivados, como bombones y otros productos de confitería, y se la considera como un producto secundario de la fabricación del cacao. A diferencia de las anteriores, contiene un nivel considerable de ácido oleico, lo que nutricionalmente la hace aceptable; además hay que tener en cuenta que los ácidos palmítico y esteárico resultan menos perjudiciales que el ácido láurico.

rinas, como aceite de ensaladas y para la fritura de productos consumidos como aperitivo.

4.4. Aceites de semillas

Procedente de la planta Arachis hypogaea, también se lo conoce como aceite de maní. El aceite bruto es amarillo pálido, y tiene el típico olor y el delicado sabor de los cacahuetes. El aceite de cacahuete se caracteriza por su contenido en ácidos araquídico, behénico y lignocérico, cuyos glicéridos cristalizan y se separan a temperaturas por debajo de 8 °C. La composición en ácidos grasos de este aceite varía notablemente en función del país donde se produce. No obstante, desde el punto de vista nutricional se trata de un aceite rico en ácido oleico (en algunos casos, con más del 50%) y linoleico (un 25%). En cualquier caso, resulta un aceite demasiado caro en relación con su uso potencial, fundamentalmente para fritura en profundidad y como aceite de cocina.

Los aceites de semillas se obtienen a partir de diversas plantas oleaginosas, por diferentes procedimientos.

4.4.1. Aceite de algodón Proviene de las semillas de la planta del algodón (Gossypium herbaceum). El aceite es un subproducto, y su producción depende de la utilización de algodón en la industria textil. El aceite de algodón bruto es de color oscuro, casi rojizo, y posee un olor característico. Se somete a refinación para lograr un sabor más suave y un color relativamente claro. Sin embargo, no se consigue un color tan claro como el del aceite de soja sin destruir gran parte de su carácter antioxidante natural. Contiene un compuesto fenólico tóxico, el gosipol, que se elimina en el proceso de refinado. El aceite de algodón se enturbia por cristalización de los triglicéridos de punto de fusión alto, al disminuir la temperatura por debajo de 8 °C. Para evitar esto, el aceite se somete previamente a un proceso de “winterización”. El aceite de algodón es rico en ácido palmítico, aunque en su composición entra mayoritariamente el ácido linoleico. Se utiliza de forma minoritaria para la preparación de algunos shortenings y marga-

372

4.4.2. Aceite de maíz

Se obtiene por presión y extracción del germen del maíz (Zea mays), que es donde se concentra el aceite, al que se considera como subproducto de la obtención del almidón de maíz. Se usa principalmente en la elaboración de margarinas y mayonesas, y en algunos lugares es muy utilizado como aceite de ensaladas. Este aceite posee gran interés desde el punto de vista dietético por su elevado contenido en ácidos grasos poliinsaturados, principalmente ácido linoleico, con más de un 50% en dicho ácido.

4.4.3. Aceite de cacahuete

4.4.4. Aceite de soja Se obtiene a partir de las semillas de una leguminosa, la soja (Glycina max). Es el aceite de mayor producción mundial, siendo los principales países productores China, Estados Unidos y Brasil. Una vez refinado, el aceite de soja adquiere un claro color amarillo y un sabor suave. En su composición destaca un 8% de ácido linolénico, que es característico de este aceite, y además posee una cantidad elevada de ácido oleico y linoleico (este último se aproxima al 55%).


La autooxidación, principalmente del ácido linolénico, puede dar lugar durante el envasado y almacenamiento a lo que se conoce como proceso de reversión, y desarrollar un sabor extraño. Para evitar esto se somete a una hidrogenación selectiva que mejora la estabilidad. Este aceite se utiliza principalmente para la preparación de margarinas, como aceite de cocina y ensaladas, y en la elaboración de shortenings vegetales para horneado y fritura. Desde el punto de vista dietético posee interés por su elevado contenido en ácidos grasos poliinsaturados, pero tiene el inconveniente de su enranciamiento.

4.4.5. Aceite de cártamo Procedente de la semilla del cártamo (Carthamus tinctorius), se conoce desde muy antiguo, aunque es en la actualidad cuando ha adquirido importancia, debido a su alto contenido en ácido linoleico (alrededor de un 80%). Es el aceite con un nivel más elevado en este ácido de los utilizados en alimentación. Sin embargo, no se usa mucho, por su elevado precio.

4.4.6. Aceite de girasol Este aceite es el más consumido en Europa de todos los aceites vegetales. En otros países, como Argentina y Hungría, también se cultiva girasol (Helianthus annuus) para la producción de aceite en cantidades importantes. El aceite de girasol se obtiene por prensado de la semilla. Del primer prensado se logra un aceite amarillo claro, de sabor suave, que sirve directamente para el consumo. No obstante, este aceite se somete a un proceso de refinación, y se utiliza como aceite refinado principalmente para ensaladas, para freír y como materia prima para fabricar margarina. Su componente mayoritario es el ácido linoleico (con más del 60%), al que sigue el oleico (por encima del 20%). Pese a su composición, este aceite resulta relativamente estable, y a pesar de su elevado contenido en ácidos grasos insaturados posee un sabor aceptable sin tener que sufrir un proceso de hidrogenación, como ocurre con el de soja, lo cual puede deberse a la presencia de ácido oleico en concentración elevada.

Desde el punto de vista nutricional, su composición resulta, pues, muy interesante, lo que ha influido en su consumo, ya que su contenido en ácidos grasos poliinsaturados y monoinsaturados posee repercusiones dietéticas favorables sobre la salud; no se puede olvidar el efecto beneficioso que estos ácidos pueden desempeñar en la lipemia del organismo.

4.4.7. Aceite de canola Es el obtenido a partir de una variedad relativamente nueva de colza. Proviene del mismo tipo de planta que el aceite de colza (Brassica campestris). Sirve como aceite comestible de gran interés en Rusia, Canadá y Finlandia. El aceite de semilla de colza original posee un elevado contenido en ácido erúcico, variando del 22 al 45%, lo que ha limitado su uso; sin embargo, en la actualidad se obtienen variedades con muy bajo contenido en dicho ácido (menos del 5%). La aceptación del aceite de canola se debe a su bajo contenido en ácidos grasos saturados (aproximadamente un 6%), así como a su alto contenido en ácido oleico y linoleico, lo que desde el punto de vista nutricional lo convierte en muy aceptable y puede considerarse de interés para la salud. Por todo ello es posible que este aceite pueda llegar a constituir en el futuro una fuente importante en el consumo de los principales aceites vegetales.

4.4.8. Aceite de sésamo Se obtiene de la semilla de la planta Sesamum indicum, originaria de países de Oriente. Este aceite es rico en ácido oleico y linoleico, y contiene cantidades importantes de tocoferol, por lo que se conserva bien. Su color una vez refinado es muy claro. La industria lo utiliza para agregarlo a la margarina para su identificación, ya que este aceite se detecta con facilidad.

4.4.9. Aceite de linaza Se produce en India, Rusia, Argentina y América del Norte. Tiene un elevado contenido en ácido linolénico (más del 50%), por lo que se oxida con facilidad rápidamente. Se emplea principalmente para la fabricación de pinturas y lacas, aunque una

373

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

Tabla 5. PRODUCCIÓN DE ACEITE DE OLIVA (DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA) Europa (85%)

Asia (5%)

África (8%)

América (2%)

España Italia Grecia Portugal Francia

Turquía Siria Líbano Israel Irak Irán

Túnez Argelia Marruecos Libia Norte de África

Argentina EE UU México Uruguay

pequeña parte se obtiene por presión en frío y se utiliza como aceite comestible.

4.5. Obtención de los aceites de semillas

En el proceso de obtención del aceite a partir de las semillas se pueden considerar dos etapas: extracción y refinación (esta última se verá después). En la extracción, las semillas se someten a un proceso de trituración que rompe las células vegetales y posteriormente permite aislar la grasa (aceite). Las fases son las siguientes: • Trituración. Se realiza mediante unos rodillos, obteniéndose una pasta homogénea. • Prensado. La pasta de semillas o frutos conseguida anteriormente se somete a presión por diferentes procedimientos mecánicos, hasta obtener el aceite que contiene; puede hacerse en frío o en caliente. • Extracción con disolvente. El residuo que queda después del prensado, conocido como “torta”, contiene aún entre un 10 y un 20% de aceite. Este aceite puede extraerse con disolventes. La pasta prensada se trata con hexano o cloruro de etileno, y de esta forma se arrastra el aceite que había quedado como residuo. Posteriormente, se lleva a cabo la eliminación del disolvente, que se evapora por calentamiento, dejando el aceite libre. No deben quedar restos de disolvente, que son tóxicos; además, no se puede olvidar que las vitaminas se pierden con el proceso de calentamiento, y que esto resulta de interés desde el punto de vista nutricional.

4.6. Grasas de frutos 4.6.1. Aceite de palma

374

El aceite de palma es un aceite de fruto (parecido a la oliva), semisólido, que se extrae a partir de la porción pulposa del fruto de la palma. Estos frutos crecen en amplios manojos o racimos, y cada uno de ellos tiene un tamaño similar al de un dátil; su mesocarpio generalmente muestra un color anaranjado por su contenido en carotenoides cuando está maduro. En su composición destaca un elevado contenido de ácido oleico (alrededor de un 40%) y de ácido linoleico (12%). No obstante, la palma contiene aproximadamente un 50% de ácidos grasos saturados, de los cuales el mayoritario es el ácido palmítico (40%). Se trata de uno de los más importantes aceites de frutos en el mundo, y su uso ha aumentado bastante. La producción de aceite de palma es de interés en África tropical, y también se cultiva en Indonesia y Malasia. La utilización principal del aceite de palma es para la preparación de shortenings y margarinas. Este aceite se usa también en la cocina de Oriente y Europa. Dietéticamente, aunque aporte ácidos grasos insaturados, no deja de ser rico en ácidos saturados.

4.6.2. Aceite de oliva El olivo (Olea europaea) es un árbol originario de Asia Menor, donde el olivo silvestre es muy abundante y forma verdaderos bosques. Sin embargo, su cultivo para la obtención de aceite comenzó en Creta, y en el siglo VI a.C. se propagó por toda la cuenca del Mediterráneo. En España, el olivo fue introducido por los fenicios, que también aportaron el procedimiento para obtener el aceite, el cual alcanzó un notable desarrollo con la dominación romana. Los árabes introdujeron sus variedades en el sur de España e influyeron en la difusión del cultivo,


Figura 2. Máquinas específicas para el lavado de las aceitunas.

Figura 1. Fotografía tomada de El aceite de oliva de Castilla-La Mancha.

hasta el punto de que muchos vocablos castellanos (aceituna, aceite...) tienen raíz árabe. El cultivo del olivo sale de la cuenca mediterránea con el descubrimiento de América, en 1492, y se extiende por México, Perú, California, Chile y Argentina. En la actualidad, esta especie ha continuado su expansión más allá del Mediterráneo, cultivándose hoy en lugares tan alejados de su origen como la región sudafricana, Australia, Japón y China (Tabla 5). El aceite es el líquido oleoso extraído del fruto maduro del olivo, es decir, de la oliva o aceituna. Botánicamente, la oliva es una drupa de tamaño pequeño que posee coloración verdosa oscura cuando ya ha madurado. Se trata de un fruto con una sola semilla y está compuesto por tres tejidos principales: endocarpio, mesocarpio y exocarpio. El endocarpio es el hueso en cuyo interior se encuentra la semilla; el mesocarpio, la pulpa o carne; y el exocarpio, la piel o capa exterior. 4.6.2.1. Composición de la aceituna • Agua: aproximadamente un 50%, que va a depender del contenido en grasa (20%), de modo que

a mayor contenido en agua, menor contenido en grasa y viceversa. • Aceite: alrededor de un 22%. • Azúcares: 19% (se originan a partir del almidón inicial). • Celulosa: 6%. • Proteínas: 1,6%. • Cenizas: 1,6%. • Colorantes (antocianos) responsables del color: cianidina y peonidina. • Sustancia responsable del sabor amargo: la “oleuropeína”, un glucósido soluble en agua. • Elementos minerales: sodio, potasio, calcio, magnesio, manganeso, hierro y zinc. 4.6.2.2. Obtención del aceite de oliva virgen 1. Recolección. La recolección o recogida de la aceituna puede hacerse de varias formas: • En primer lugar, de forma manual mediante el vareo (Figura 1), que consiste en golpear con una vara las ramas secundarias para que caiga el fruto, procurando no dañar nunca el árbol. También puede efectuarse por ordeño, que es otra forma manual de recogida que se realiza con escaleras, arrastrando las aceitunas con los brazos; la técnica del ordeñador con bolsa resulta cara, y se emplea en la recogida en algunas denominaciones y para las aceitunas de mesa. • En segundo lugar, de forma mecanizada, utilizando diferentes tipos de vibradores que actúan sobre las ramas o en el tronco. 2. Limpieza. Se lleva a cabo con aventadoras o cribadoras.

375

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

Figura 3a. Sistema continuo de tres fases. AC: aceituna; Ag: agua caliente directa; AL: alpechín; AT: aceite; C: agua calefacción; M: masa aceituna; OG: orujo graso húmedo.

3. Transporte. Se emplean recipientes ligeros que permitan la aireación, además de evitar los golpes. 4. Lavado. Se realiza en las almazaras, y consiste en un lavado ligero de las aceitunas, en máquinas especiales, con agua fría (Figura 2). 5. Almacenamiento. Se realiza en edificios refrigerados. Hay que tener en cuenta que la aceituna, limpia y lavada, no debe permanecer más de 48 horas sin moler porque podría fermentar y afectaría a la calidad del aceite. 6. Trituración y molienda. La molienda consiste en triturar y romper la aceituna entera, con objeto de facilitar la salida y separación del aceite que contiene. El molino, mediante un proceso de aplastamiento Figura 3b. Obtención del aceite de oliva por el sistema de tres fases. y dilaceración, favorece la rotura celular y la salida de la grasa. Se pueden emplear: sa (agua de la aceituna) y de la fase sólida u orujo • Molinos de muelas de piedra en forma de conos. (piel, pulpa y huesos rotos). • Molinos o trituradores metálicos, que pueden La temperatura de batido no debe sobrepasar los ser de martillos, de discos dentados o de cilindros 30 °C para que no se pierdan los compuestos aromáestriados. ticos y no se aceleren los procesos de oxidación. El producto de esta molienda se denomina pasDurante el batido de la masa o pasta de aceituta, la cual está compuesta por alpechín, aceite y mana se usan sistemas filtrantes adaptados a las baterias sólidas provenientes del hueso y de la piel de tidoras, del tipo de cuchillas o mallas a modo de la aceituna. coladores. 7. Batido de la pasta. La masa o pasta de 8. Separación. Para separar el aceite (fase aceituna obtenida en el molino se bate con objeto oleosa) del resto de los componentes de la aceide favorecer la salida del aceite. Las gotas de aceite tuna, alpechín (fase acuosa) y orujo (fase sólida), se se van aglutinando para formar una fase oleosa más pueden utilizar diferentes métodos: grande y más fácilmente separable de la fase acuoa) Obtención por presión o método clá-

376


Figura 4a. Sistema continuo de dos fases. Fuente: El olivo, el aceite, la aceituna, la gastronomía. COI.

sico (sistema de prensas hidráulicas verticales). La pasta se coloca en una especie de capachos de esparto, que en la actualidad son de una fibra especial de coco o bien de otro material poroso. Éstos se apilan superpuestos en el cilindro de la prensa. Los capachos constituyen un filtro efectivo que retiene los sólidos, a través de los cuales fluyen libremente los líquidos. De esta forma, se recoge el orujo bastante seco por un lado, y, por otro, una mezcla de aceite y agua que se acumula en pozuelos de decantación. Para separar la fase oleosa (aceite) de la fase acuosa, con restos de partículas sólidas, se deja reposar. Así, el aceite limpio flotará encima del agua y de las partículas sólidas, al tener menor densidad. El método tradicional requiere mucha limpieza y mano de obra, por lo que hoy se utilizan otros métodos. No obstante, ofrece algunas ventajas, como puede ser la obtención de aceites de alta calidad (extracción en frío) para producciones pequeñas. Sin embargo, tiene sus inconvenientes, pues en producciones elevadas los aceites no son de buena calidad, resulta difícil la limpieza de capachos y da lugar a impurezas, suciedad y olores, además de otras desventajas. b) Obtención por centrifugación o sistema continuo. Este sistema consiste en introducir la masa de aceituna en un cilindro horizontal y hacerla girar a gran velocidad. En ausencia de aire, y a lo largo del trayecto del cilindro, se consigue la separación, por diferencia de su densidad, del orujo, el agua y el aceite. Este cilindro horizontal, donde se introduce la masa de aceituna, es conocido como centrífuga horizon-

Figura 4b. Obtención del aceite de oliva por el sistema de dos fases.

tal o decantador. Dependiendo del número de fases de que se compongan, hay dos tipos de sistemas: • Sistema continuo de tres fases. Se utiliza un poco de agua del exterior para aumentar la fase acuosa y facilitar así la separación del aceite. De esta forma se consume más agua y se produce más alpechín. Después de la centrifugación se obtienen una fase oleosa (aceite con restos de agua y partículas sólidas finas), una fase acuosa o alpechín (agua, algo de aceite y alguna partícula sólida) y una fase sólida (orujo con agua y algo de aceite) (Figuras 3a y 3b). - Componentes de un sistema de tres fases:

377

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

1. Molino triturador. 2. Batidora. 3. Decantador centrífugo horizontal. 4. Separadoras verticales de aceite y de alpechín. Las aceitunas son trituradas en un molino eléctrico de martillos. Esta masa pasa a una batidora (con calefacción exterior) con distintos vasos. Del último vaso se extrae la masa con una bomba que se introduce en el decantador centrífugo horizontal, el cual separa, en función de las distintas densidades, los componentes de la masa de aceituna: los sólidos, el aceite y el agua. Los sólidos son extraídos por una de las salidas del decantador, y los dos líquidos (agua y aceite), por una salida opuesta a la de los sólidos. El aceite es bombeado hasta una separadora vertical para su limpieza y almacenamiento. Por su parte, el agua es bombeada a una centrífuga vertical para la extracción del resto del aceite, y el alpechín se elimina al exterior (alpechineras). - Ventajas del sistema de tres fases: 1. Elevadas producciones. 2. Pequeñas manipulaciones. 3. Aceites de alta calidad. 4. Facilidad de limpieza en las instalaciones. 5. Separación de aceituna del suelo con aceituna del árbol. 6. No existe atrojamiento. - Inconvenientes del sistema de tres fases: 1. Elevado consumo de agua (kg de aceituna/l de agua). 2. Alta producción de alpechín. 3. Malos olores. • Sistema continuo de dos fases. En este caso no se añade agua del exterior, por lo que el volumen de la fase acuosa o alpechín generado es casi nulo; de ahí que se lo conozca también como sistema ecológico (Figuras 4a y 4b). Después de la centrifugación se obtienen una fase oleosa (aceite con restos de agua y partículas sólidas finas) y una fase sólida con bastante humedad (orujo con más agua que el conseguido en el sistema continuo de tres fases y algo de aceite). Ambos sistemas han sustituido al sistema de prensas por ser más rápidos, más limpios y por necesitar menos mano de obra aunque más especializada. - Componentes de un sistema de dos fases: 1. Molino triturador. 2. Batidora.

378

3. Decantador centrífugo horizontal. 4. Separadoras verticales de aceite. Las aceitunas son trituradas en un molino eléctrico de martillos. Esta masa pasa a una batidora (con calefacción exterior) con distintos vasos. Del último vaso se extrae la masa con una bomba y se introduce en un decantador centrífugo horizontal, que debido a la centrifugación separa, en función de las distintas densidades, los componentes de la masa de aceituna: los sólidos, el aceite y el agua. Los sólidos con el agua son extraídos por una de las salidas del decantador, y el aceite, por otra. El aceite es bombeado hasta una separadora vertical para su limpieza y almacenamiento. - Ventajas del sistema de dos fases: 1. Elevadas producciones. 2. Pequeñas manipulaciones. 3. Aceites de alta calidad. 4. Facilidad de limpieza en las instalaciones. 5. Conservación de propiedades naturales del aceite. 6. Separación de aceituna del suelo con aceituna del árbol. 7. No existe atrojamiento. 8. Disminución total del consumo de agua potable. 9. Ahorro energético al no precisar calentamiento. 10. Incorporación de los alpechines al orujo eliminando la mayor parte de los efluentes líquidos. 11. Enriquecimiento del orujo con el aceite y la pulpa que se pierde en el vertido. - Inconvenientes del sistema de dos fases: 1. Dificultad de manipulación del alpeorujo. 2. Alpeorujo con un alto contenido de humedad (70-80%). 3. Riesgo de pérdida de rendimiento en determinadas variedades. 4. Orujos con un comportamiento reológico distinto, pues llevan incorporados los azúcares de las aguas de vegetación, que con el tratamiento térmico de secado pueden llegar a caramelizarse, dificultando enormemente la acción de los disolventes en la extracción. 5. Necesidad de secaderos especiales para los orujos obtenidos. 4.6.2.3. Prácticas permitidas y prohibidas en la elaboración del aceite de oliva a) Prácticas permitidas: • Lavado y molturación.


• Batido y calentamiento sin superar los 30 °C (presión). • Batido y calentamiento a 65 °C (centrifugación). • Presión y centrifugación. • Clarificación por sedimentación, centrifugación y filtración. b) Prácticas prohibidas: • Extracción o refinación del aceite de oliva por procedimientos diferentes a los autorizados. • Realización de procesos de esterificación. • Cualquier práctica que pueda alterar la estructura glicerídica del aceite. • Empleo, tenencia o manipulación de aditivos no autorizados, además de glicerina, aceites o grasas industriales o de síntesis. • Mezcla de aceites, salvo casos autorizados. • Mezcla de aceite de oliva u orujo con los de semilla o cualquier otro aceite o grasa. • Adición a los aceites destinados al consumo humano de aceites minerales, esterificados o de síntesis. 4.6.2.4. Clasificación de los aceites de oliva Según el código alimentario español (CAE), se dará el nombre de aceite de oliva o simplemente aceite al líquido oleoso extraído de los frutos maduros del olivo, sin que haya sido sometido a manipulaciones o tratamientos no autorizados. a) Aceites de oliva vírgenes. Aceites obtenidos a partir del fruto del olivo únicamente por procedimientos mecánicos u otros procedimientos físicos, en condiciones, sobre todo térmicas, que no ocasionen la alteración del aceite, y que no hayan sufrido tratamiento alguno distinto del lavado, la decantación, el centrifugado y la filtración, con exclusión de los aceites obtenidos mediante disolventes o por procedimientos de esterificación y de cualquier mezcla con aceites de otra naturaleza. Estos aceites serán objeto de la clasificación y de las denominaciones siguientes: • Aceite de oliva virgen extra: aceite de oliva virgen con una acidez libre, expresada en ácido oleico, como máximo de 0,8 g por cada 100 g y cuyas otras características son conformes a las establecidas para esta categoría. • Aceite de oliva virgen (podrá usarse el término “fino” en la fase de producción y de comercialización al por mayor): aceite de oliva virgen con una acidez libre, expresada en ácido oleico, como máximo de 2 g por cada 100 g y cuyas otras

características son conformes a las establecidas para esta categoría. • Aceite de oliva virgen corriente: aceite de oliva virgen con una acidez libre, expresada en ácido oleico, como máximo de 3,3 g por cada 100 g y cuyas otras características son conformes a las establecidas para esta categoría. • Aceite de oliva virgen lampante: aceite de oliva virgen con una acidez libre, expresada en ácido oleico, superior a 3,3 g por cada 100 g y cuyas otras características son conformes a las establecidas para esta categoría. b) Aceite de oliva refinado. Aceite de oliva obtenido mediante el refino de aceites de oliva vírgenes y cuya acidez libre, expresada en ácido oleico, no podrá ser superior a 0,5 g por cada 100 g; además, sus otras características han de ser conformes a las establecidas para esta categoría. c) Aceite de oliva. Aceite de oliva constituido por una mezcla de aceite de oliva refinado y de aceites de oliva vírgenes distintos del aceite lampante, y cuya acidez libre, expresada en ácido oleico, no podrá ser superior a 1,5 g por cada 100 g; además, sus otras características han de ser conformes a las establecidas para esta categoría. d) Aceite de orujo de oliva crudo. Aceite obtenido mediante tratamiento por disolvente de orujo de oliva, con exclusión de los aceites obtenidos por procedimientos de reesterificación y de cualquier mezcla con aceites de otra naturaleza, y cuyas otras características son conformes a las establecidas para esta categoría. e) Aceite de orujo de oliva refinado. Aceite obtenido mediante refino de aceite de orujo de oliva crudo y cuya acidez libre, expresada en ácido oleico, no podrá ser superior a 0,5 g por cada 100 g; además, sus otras características han de ser conformes a las establecidas para esta categoría. f) Aceite de orujo de oliva. Aceite constituido por una mezcla de aceite de orujo de oliva refinado y de aceites de oliva vírgenes distintos del lampante, y cuya acidez libre, expresada en ácido oleico, no podrá ser superior a 1,5 g por cada 100 g; además, sus otras características han de ser conformes a las establecidas para esta categoría. 4.6.2.5. Proceso de refinación de los aceites El refinado consiste en una serie de procesos a los que se someten los aceites que no cumplen la

379

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

Tabla 6. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACEITE DE OLIVA Fracción saponificable

(%)

Ácido palmítico

10-15

Ácido esteárico

1-3

Ácido oleico

50-82

Ácido linoleico

4-18

Ácido α-linolénico

<1

normativa o extraídos con disolventes. Menos los aceites que pueden obtenerse por presión en frío, la mayoría deben someterse a refinación, para eliminar fosfolípidos, ácidos grasos libres, sustancias aromáticas, ceras, colorantes (clorofilas, carotenoides), compuestos fenólicos, trazas de metales, pesticidas, etc. El refinado produce un aceite comestible con sabor y olor agradables, de color claro, estable a la oxidación y con capacidad para ser usado para freír. Los dos principales sistemas de refinado son el método clásico o refinado alcalino y el refinado físico (arrastre de vapor, neutralización, destilación), que se emplean para extraer los ácidos grasos libres. a) Método clásico. Utilizado fundamentalmente para eliminar los ácidos grasos libres, normalmente comprende las siguientes etapas: • Desgomado. El aceite se trata con agua para eliminar los mucílagos y fosfolípidos -así se elimina la lecitina del aceite de soja (esta técnica se conoce como deslecitinado)-, y por adición de ácido fosfórico o cítrico se precipitan las proteínas e hidratos de carbono del aceite, que se retiran junto con los fosfolípidos por filtración. • Neutralización. Consiste en la neutralización de los ácidos grasos libres con solución de hidróxido sódico, seguida de la eliminación por lavado de los jabones correspondientes. Después, la grasa se deseca a vacío. El método no resulta fácil, pues es preciso evitar la hidrólisis de la grasa; las grasas con un elevado contenido de ácidos grasos libres necesitan una cantidad grande de hidróxido sódico, con lo cual se producen pérdidas de grasas neutras (aceites) debidas a la hidrólisis alcalina. En los aceites con un contenido en ácidos insaturados bajo (palma y coco) es más económica la elimina-

380

ción de los ácidos grasos libres por destilación en corriente de vapor. • Blanqueado. Se utilizan tierras minerales como arcillas o carbón, naturales o activadas con ácido, para eliminar las sustancias colorantes (clorofilas, carotenoides), y también se descomponen los hidroperóxidos formados en la oxidación. La grasa se somete a vacío a 90 °C con silicato alumínico activado o con carbón activo. Durante el proceso también se separan restos de jabones alcalinos, parte del insaponificable, metales y sustancias mucilaginosas. • Desodorización. Para eliminar los compuestos volátiles, principalmente aldehídos y cetonas, se realiza un proceso de destilación en corriente de vapor a vacío que se lleva a cabo a bajas presiones y elevadas temperaturas (210270 °C). En algunos aceites, como el de girasol, se obtiene un aceite claro de mesa después de la eliminación de las ceras o de la cristalización de los ésteres de ceras a baja temperatura (“winterización”), seguida de una filtración o centrifugación. La neutralización alcalina tiene el inconveniente de que se producen pérdidas de aceite por la emulsión y saponificación de los aceites neutros, además de generar una cantidad considerable de efluente líquido. b) Refinado físico. En el refinado físico, los ácidos grasos se eliminan mediante un procedimiento de destilación a vapor, similar a la desodorización. La baja volatilidad de los ácidos grasos, en función de la longitud de la cadena, hace que se necesiten temperaturas muy elevadas (240-250 °C), por encima de las que se usan para la desodorización. No es probable que durante el desgomado y la neutralización se produzcan cambios indeseables en la composición del aceite. La neutralización


Tabla 7. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACEITE DE OLIVA Fracción insaponificable Tocoferoles

(mg/kg) α-tocoferol

100-200

Tirosol Hidroxitirosol Compuestos fenólicos

Ácido protocatéquico Ácido cafeico

50-800

Oleuropeína Luteolina Hidrocarburos

Escualeno

2.000-7.000

β-carotenos

0,3-4,7

β-sitosterol Esteroles

Campesterol

800-2.600

Estigmasterol Alcoholes terpénicos

Cicloartenol

1.000-3.000

Colorantes

Clorofilas

1-10

Hexanal Compuestos aromáticos

Hexanol

Trazas

Hexenol Acetato de hexilo

también contribuye a eliminar contaminantes, aunque pueden ocasionarse pérdidas de tocoferoles y esteroles durante la neutralización alcalina; sin embargo, esta pérdida no es alta en buenas condiciones. • Prácticas permitidas: - Clarificación por procesos mecánicos. - Desmucilaginado. - Desacidificación por neutralización con lejías alcalinas o métodos físicos. - Decoloración con tierras decolorantes. - Desodorización por tratamientos en corrientes de vapor. - “Winterización” o desmargarinado a bajas temperaturas. - Mezcla de aceites de semillas oleaginosas. 4.6.2.6. Composición del aceite de oliva

Mayoritariamente destaca la fracción del saponificable, que constituye aproximadamente un 98-99% de su composición y que está integrada por triglicéridos y ácidos grasos libres en mínima cantidad que condicionan la acidez del aceite. Predomina el contenido de ácido oleico, con un valor aproximado del 80%, aunque éste puede variar en función de diversos factores (aceituna, clima, cultivo, etc.). La concentración de los ácidos grasos saturados palmítico y esteárico es moderada (13%), y también contiene ácidos poliinsaturados linoleico y linolénico, ambos esenciales, en baja concentración (7%) (Tabla 6). La fracción del insaponificable está constituida por los componentes menores del aceite de oliva, en concentraciones alrededor del 1-2%, muchos de ellos de gran interés por tener una función antioxidante o desempeñar otras beneficiosas

381

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

Tabla 8. PRINCIPALES ÁCIDOS GRASOS DEL ACEITE DE OLIVA EN ALGUNAS VARIEDADES DE ACEITUNA (%) 16:0

16:1 n-7

18:0

18:1 n-9

18:2 n-6

18:3 n-3

20:0

Picual Hojiblanca

11,51 11,72

1,24 0,99

2,80 3,05

78,93 69,04

3,87 12,76

1,16 1,68

0,38 0,31

Cornicabra Lechín Arbequina

13,69 12,99 17,33

1,74 1,03 1,91

2,77 1,77 1,58

75,43 69,25 62,30

4,32 12,58 14,97

1,32 1,40 1,14

0,52 0,34 0,34

Picudo

14,67

2,06

1,42

66,60

12,28

1,84

0,28

Empeltre

13,23

1,33

1,83

61,97

19,22

1,63

0,33

Manzanilla

14,45

2,37

3,38

68,19

9,04

1,38

0,50

Fuente: Humanes y Civantos.

Tabla 9. FRACCIÓN INSAPONIFICABLE EN DISTINTOS ACEITES (mg/dl) Aceite

Insaponificable

Escualeno

Tocoferol

Esteroles

Oliva

≤ 1,5

300-700

7-30

80-240

Orujo

≤ 2,5

120-440

-

220-340

Girasol

0,5-1,5

20-25

-

300-400

Soja

0,7-2,0

15-20

-

150-380

Colza

0,5-1,5

5-55

-

340-450

Cártamo

0,8-1,5

-

-

200-300

Cacahuete

0,6-1,0

40-70

25-55

200-300

Algodón

0,8-1,5

4-12

80-140

270-310

Germen de maíz

0,8-2,0

-

90-520

300-1.000

funciones biológicas (Tabla 7). Entre estos compuestos se encuentran los siguientes: • Tocoferoles (vitamina E). La forma mayoritaria es el α-tocoferol, de gran interés por su función antioxidante y que se halla en el aceite de oliva virgen en concentraciones de 100-200 mg/kg; las temperaturas elevadas y la luz lo destruyen. • Componentes fenólicos. De estos compuestos cabe destacar el tirosol e hidroxitirosol, el ácido cafeico, la oleouropeína, el ácido protocatéquico y la luteolina, entre otros. Estos compuestos confieren también propiedades antioxidantes al aceite. • Hidrocarburos. Es probable que se formen como compuestos colaterales en la síntesis de es-

382

teroles. Estos hidrocarburos son de naturaleza terpénica, y entre ellos destaca el escualeno, al que se considera con carácter antioxidante y que puede representar un 90% en el aceite de oliva virgen; la concentración de escualeno en el aceite oscila entre 200-700 mg/100 g. Dentro de este grupo se encuentran también los carotenos, entre ellos el β-caroteno, precursor de la vitamina A; este antioxidante está presente en el aceite de oliva virgen en concentraciones variables (0,3-4,7 mg/kg). • Esteroles. El aceite de oliva contiene fitosteroles, principalmente β-sitosterol en concentración elevada. Este hecho lo diferencia de otros aceites vegetales y puede servir para su identifica-


ción. Además, este componente desempeña una función importante porque compite con la absorción del colesterol. Otros esteroles presentes son el campesterol y el estigmasterol. • Alcoholes terpénicos. Están presentes en el aceite de oliva, libres o esterificados con ácidos grasos. De entre ellos destaca el cicloartenol, que aumenta la excreción de los ácidos biliares, con lo que favorece la eliminación fecal del colesterol. • Compuestos colorantes. Entre ellos se encuentran los carotenoides y, principalmente, la clorofila. Este pigmento puede variar por influencia de diversos factores, como son la maduración del fruto y los procesos de elaboración. • Compuestos aromáticos. El aceite de oliva contiene diferentes sustancias aromáticas que contribuyen a sus apreciadas características organolépticas. En la Tabla 8 se puede observar la composición del aceite de oliva en las principales variedades de aceitunas. En la Tabla 9 se muestran los componentes de la fracción insaponificable de los aceites más utilizados. 4.6.2.7. Funciones fisiológicas El aceite de oliva ejerce distintas funciones sobre el tracto gastrointestinal; las principales son las siguientes: a) En el estómago es la grasa mejor tolerada, ya que ejerce acción inhibitoria de la motilidad gástrica, lo que da lugar a menor reflujo esofágico y a una disminución en el vaciado gástrico. Además, protege la mucosa del estómago, ya que disminuye la secreción de ácido gástrico y favorece la cicatrización, con lo que se reduce el tamaño de las úlceras. b) En el intestino ejerce una eficaz absorción en el caso de lactantes, patologías biliares e intestinales. Es un laxante mecánico frente al estreñimiento, y así evita la colonización de bacterias agresivas en el intestino. Además, el oleico no presenta, a diferencia con los ácidos grasos poliinsaturados, el riesgo de cáncer gastrointestinal. c) En el hígado potencia sus propiedades detoxificantes por ser colagogo, al estimular la secreción de la bilis por actuación sobre la hormona colecistoquinina, que induce la contracción de la vesícula biliar y la relajación del esfínter de Oddi, con lo que se libera la bilis al-

macenada. Además, es colerético, ya que produce aumento en la cantidad de bilis secretada. Otras funciones las realiza: d) A nivel de la piel, donde actúa como emoliente, debido a la presencia de ácidos grasos esenciales, y como radioprotector, por su contenido en vitamina A y E. e) En el sistema óseo mejora la mineralización en el crecimiento, ya que estudios realizados en este sentido demuestran que son precisas grandes cantidades de oleato en los lípidos estructurales de los huesos para una correcta calcificación y desarrollo del esqueleto, lo que resulta importante y hay que tener en cuenta en el caso de los niños en edad de crecimiento y en el envejecimiento, debido a la pérdida de calcio que se produce. También hay estudios que avalan esta necesidad de ácido oleico, como en el caso de los lactantes, para el crecimiento y correcto desarrollo del sistema nervioso. El aceite, además, guarda cierta analogía en su composición con la leche materna, y en concreto la relación linoleico/linolénico, que es similar en ambos casos. Se considera como preventivo en algunas patologías, como las que se detallan a continuación: a) Las relacionadas con el colesterol y las enfermedades cardiovasculares, ya que realiza una acción beneficiosa en el caso de la cardiopatía isquémica y la aterosclerosis, debido a que el contenido de colesterol en el plasma viene determinado en parte por la cantidad y composición de ácidos grasos y colesterol de la dieta. Así, se sabe que la grasa saturada aumenta los niveles de LDL-colesterol, que es aterogénico. Los estudios epidemiológicos respecto a la influencia de los distintos ácidos grasos sobre los lípidos sanguíneos indican que los ácidos grasos poliinsaturados disminuyen los triglicéridos, el colesterol total y el HDL-colesterol, mientras que, por su parte, el ácido oleico reduce el colesterol total y los triglicéridos, eleva la fracción de HDL-colesterol (al estimular la síntesis de la apoproteína AI y AII) y aminora la fracción de LDLcolesterol (al producir la estimulación de la apoproteína B-100, encargada de su aclaramiento plasmático) (ver Capítulo 4.19). Tiene una buena relación saturados/mono-

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Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

insaturados, así como cantidad suficiente de ácidos grasos esenciales que favorecen la formación de compuestos eicosanoides con actividad antiagregante y vasodilatadora frente a procesos de aterosclerosis. También posee compuestos antioxidantes, entre los que se incluyen polifenoles y vitaminas. b) En el caso de la diabetes, ejerce una acción hipoglucemiante, al disminuir los niveles de glucosa y las dosis diarias necesarias de insulina, debido a que prolonga el vaciamiento gástrico, motivo por el que no hay absorción masiva de glucosa. c) Parece existir una relación positiva entre el consumo de aceite de oliva y la disminución de la incidencia de algunos tipos de cáncer (colon, mama…), debido a que impide la oxidación del colesterol y otros compuestos biológicos, con lo cual se protegen las membranas celulares, y en general el organismo se encuentra salvaguardado frente a procesos degenerativos.

5. Grasas de origen vegetal. Procesos de modificación de las grasas 5.1. Grasas y aceites hidrogenados Las grasas hidrogenadas son aceites que han sido sometidos a un método químico de endurecimiento para conseguir aumentar la plasticidad de los aceites líquidos a temperatura ambiente. Por hidrogenación parcial se endurecen los aceites, pero no se hacen totalmente sólidos. La hidrogenación total requiere la completa conversión de un aceite líquido en una grasa sólida a temperatura ambiente. Un aceite completamente hidrogenado contiene grasas saturadas naturales intactas, mientras que todos los ácidos grasos mono y poliinsaturados han sido transformados de su configuración fluida a una configuración formada en su totalidad por grasas trans rígidas.

5.1.1. Proceso de hidrogenación El proceso de hidrogenación emplea: • Temperatura alta. • Un catalizador metálico, tal como níquel, zinc,

384

cobre u otros metales reactivos. • Gas hidrógeno. El proceso se lleva a cabo en un sistema trifásico (gas hidrógeno, aceite líquido y catalizador sólido), a temperaturas que varían desde unos 120 °C hasta unos 220 °C como máximo en las etapas finales de reacción. El catalizador suele ser de níquel. Tras la reacción se filtra el catalizador y se eliminan todas las trazas de níquel residual después del refinado. La hidrogenación consiste en una serie de reacciones consecutivas que siguen una cinética de reacción de primer orden: K3 K2 K1 18:3 → 18:2 → 18:1 → 18:0 K3, K2 y K1 son las constantes de velocidad de reacción de los ácidos linolénico, linoleico y oleico, respectivamente. En casi todas las hidrogenaciones, el ácido linolénico se transforma en un compuesto menos insaturado. Dependiendo de las condiciones de reacción puede cambiar considerablemente el llamado cociente de selectividad (K2/K1). Un cociente de selectividad elevado supone que se forma relativamente poco ácido saturado y que los ácidos grasos monoinsaturados son el principal producto de reacción. Aparte de la reducción de la insaturación, durante la hidrogenación también se da una isomerización de los dobles enlaces, una isomerización geométrica (cis-trans). La hidrogenación de los ácidos grasos poliinsaturados se produce, al menos parcialmente. La hidrogenación aumenta la estabilidad de los ácidos grasos, tales como los ácidos poliinsaturados n-3 (α-linolénico) y n-6 (linoleico). Durante el proceso de hidrogenación, los átomos de hidrógeno se adicionan sin ningún orden (la naturaleza lo hace en una forma muy controlada). Cuando se detiene el proceso de hidrogenación, los ácidos grasos insaturados se hallan en diferentes etapas de hidrogenación, de tal manera que algunas moléculas se encuentran mayoritariamente hidrogenadas, mientras que otras no. A menudo, los dobles enlaces han pasado a posiciones no naturales. Cada molécula puede estar en diferente configuración cis/trans. El resultado final es que muchas de estas sustancias están alteradas y pueden no ser buenas para el organismo. La hidrogenación crea una nueva estructura molecular cuyo resultado es un compuesto más du-


ro o rígido; el cambio origina el paso de un líquido a una sustancia semisólida o sólida, y esta nueva estructura se comporta como una grasa saturada. La hidrogenación aumenta el punto de fusión de la grasa y retarda el proceso de enranciamiento, pero el resultado es también la aparición de grasas trans no aconsejables; numerosos estudios han puesto de manifiesto los problemas de estas grasas en la salud. En la actualidad, y dada la importancia del papel de la hidrogenación en la producción de grasas plásticas, los ácidos grasos trans pueden estar presentes en cantidades importantes en muchos alimentos.

Los alimentos dirigidos a los niños contienen cantidades importantes de grasas hidrogenadas; los cereales del desayuno, galletitas, bollería, los llamados snacks, productos estos muy consumidos en la dieta de la población infantil, pueden todos ellos ser en parte los responsables, junto con los azúcares, de la obesidad y de los niveles altos de colesterol que se observan de forma alarmante en los niños. En este sentido tampoco se puede olvidar que la comida rápida, la delicia de los escolares, está cargada de grasas hidrogenadas; hamburguesas, panecillos y patatas fritas son en su mayoría ricos en este tipo de grasa.

5.1.2. Ácidos grasos trans

5.2.Transesterificación y fraccionamiento

Los ácidos grasos trans se encuentran en las grasas saturadas sintéticas, en las grasas vegetales hidrogenadas y también de forma natural en la leche de vaca (en un 14%). La mayoría de las margarinas y grasas para amasar contienen grasa trans procedente de la hidrogenación completa o parcial; este tipo de grasa puede interferir en el proceso de absorción metabólica y tiende a acumularse en el tejido adiposo. En estudios clínicos, se ha sugerido que estas grasas pueden elevar el nivel de colesterol total en la sangre; las grasas trans pueden aumentar el colesterol en la sangre tanto como las grasas saturadas. El consumo de ácidos grasos trans no es beneficioso para el organismo: la grasa que los contiene, además de elevar el colesterol “malo” (LDL), aparentemente disminuye el colesterol “bueno” (HDL). Estos cambios pueden aumentar el riesgo de enfermedades cardiovasculares. Sin embargo, no queda claro si las grasas trans que se originan de forma natural tienen el mismo efecto sobre el colesterol y las enfermedades cardiovasculares que las procedentes de la hidrogenación de aceites vegetales.

5.1.3. Interés nutricional Desde el punto de vista nutricional no es aconsejable el consumo de grasa trans en la dieta. Sin embargo, al ser la margarina una grasa fácil de untar se utiliza en menor cantidad que cuando se usa mantequilla, lo que puede ser una ventaja, al disminuir el aporte calórico.

Además de la hidrogenación, existen otras dos importantes tecnologías de modificación de las grasas: la transesterificación o interesterificación y el fraccionamiento. La transesterificación o interesterificación consiste en hacer reaccionar una grasa o una mezcla de ácidos grasos y glicerol; de esta forma se produce el intercambio o redistribución de los ácidos grasos en las distintas posiciones de la glicerina, con lo cual se modifican la composición y propiedades de las grasas. En la transesterificación puede haber una reordenación al azar de los ácidos grasos en la molécula del triglicérido. Así se modifica el comportamiento de la grasa frente a la fusión, sin que cambie la naturaleza de sus ácidos grasos. El intercambio de los ácidos puede producirse al azar por la ley de la probabilidad, o bien mediante técnicas adecuadas que consiguen cierto grado de selección de los ácidos, en función de su insaturación o de la longitud de su cadena carbonada. El reajuste al azar tiene aplicación en el tratamiento de grasas o mezclas de grasas para destruir los glicéridos trisaturados y agruparlos de forma que se obtengan grasas para la elaboración de margarinas o para pastelería. La plasticidad y el punto de fusión de una grasa dependen mayoritariamente del contenido en glicéridos trisaturados; por tanto, el reajuste al azar de un aceite de semillas cambia la consistencia, y el punto de fusión tiende a elevarse. El proceso se realiza añadiendo a la grasa un ca-

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Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

talizador adecuado a una temperatura controlada y agitando para acelerar la reacción. Los catalizadores más comunes son: Cd, Pb, Sn y Zn. Las temperaturas medias oscilan entre 95 y 135 °C, según el procedimiento a seguir. El proceso de reajuste dirigido es menos versátil, y se efectúa en una determinada dirección donde continuamente se van separando (por cristalización) los glicéridos trisaturados que se forman. De esta manera, cuando se aplica a aceites muy insaturados en mezcla con grasas muy saturadas, se puede regular el punto de fusión de la grasa. Por ejemplo, el aceite de algodón y el de cacahuete se pueden transformar en un producto plástico, sin recurrir a procesos de hidrogenación, cuando se les hace reaccionar por transesterificación con grasas ricas en ácido láurico, como la de coco, o bien con grasas obtenidas por hidrogenación total. En el reajuste dirigido es necesario ajustar la temperatura adecuada a la cristalización para separar los triglicéridos saturados; normalmente, el intervalo de temperaturas oscila entre 32 y 40 °C. Como catalizadores se emplean metilato sódico o bien otros alcoholatos de Na o K. Es esencial la ausencia de agua para que no se formen jabones. La reacción se completa en 24 horas. En la industria se emplean varios aceites y grasas intercambiables, conservando una calidad constante. Generalmente se elige la combinación menos cara de materias primas que sea compatible con la calidad requerida. Este proceso se aplica, por ejemplo, al aceite de palma y al de coco para la obtención de grasas endurecidas. El intercambio dirigido es de gran interés en la manteca de cerdo, donde el palmítico de la posición dos puede variar su situación en el glicérido y mejorar así su calidad, evitando lo que se conoce como “el granado de la manteca de cerdo”; de esta forma, puede ser utilizada en la industria de la panadería, al aumentar la calidad de la masa y su volumen en el horneado. Se puede hacer un resumen de los objetivos más destacados de esta técnica: • Modificar el contenido de glicéridos sólidos para la fabricación de “chocolates”. Obtención de grasas semejantes a la de cacao con aceite de copra. • Preparación de grasas sólidas ricas en ácido linoleico para la fabricación de margarinas. Aceite de palma totalmente hidrogenado, del que con

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aceite de girasol se obtiene una grasa libre de ácidos grasos trans. • Obtención de mono y diglicéridos, para lo cual se opera en presencia de un exceso de glicerina a 200 °C a vacío o bien en atmósfera inerte. Además de lo anterior, la demanda de triglicéridos con ácidos grasos específicos en las posiciones uno, dos y tres de la molécula puede satisfacerse mediante la transesterificación enzimática, que emplea lipasas como catalizadores del proceso de interesterificación. El ácido graso que más fácilmente se absorbe en la posición dos puede generar triglicéridos específicos con utilidad médica. Por ejemplo, se pueden proporcionar ácidos grasos esenciales a pacientes con varios tipos de deficiencias en la absorción de grasas, o se puede aportar energía a los niños administrándoles ácido palmítico en la posición dos. El segundo proceso es el fraccionamiento o separación controlada de las fracciones de aceitegrasa a bajas temperaturas (fraccionamiento en seco) o bien utilizando disolventes (fraccionamiento con disolventes). Aquí no se dan cambios en la naturaleza química de los ácidos grasos. Al enfriar la grasa de manera lenta, los triglicéridos de alto punto de fusión cristalizan de forma selectiva y se pueden separar fraccionadamente. La actual superproducción de grasas de origen animal ha hecho que éstas se sometan a transesterificación, hidrogenación y/o fraccionamiento, y sean destinadas, en proporción creciente, a la elaboración de margarinas y de shortenings.

5.3. Margarina La margarina representa en la actualidad la grasa modificada de mayor interés, por su elevado consumo. Constituye una fuente importante de vitaminas A, D y E. Es una grasa semisólida con aspecto similar a la mantequilla, pero más untuosa. Fue elaborada con el fin de conseguir una grasa que pudiera utilizarse como sustitutivo de la mantequilla, con objeto de cubrir el déficit de producción de ésta, por su elevado costo. El código alimentario español la define como una emulsión líquida o plástica principalmente de aceites o grasas comestibles que no procedan de la leche o sólo procedan de ella parcialmente. Es una emulsión tipo agua/grasa en la que la fase acuosa puede contener aditivos, sal y con-


servadores, y la fase grasa lleva, generalmente, colorantes, aromas, emulgentes, vitaminas y excepcionalmente, en pequeña proporción, grasa de leche de vaca. En un principio, la única materia prima utilizada para la preparación de la fase grasa fue la fracción de bajo punto de fusión del sebo de vacuno, oleomargarina, aunque posteriormente, con los avances logrados en la refinación de aceites vegetales y la aplicación de la hidrogenación al endurecimiento de los mismos, se ha conseguido gran número de mezclas diferentes, cuyo comportamiento en la fusión resulta semejante a los de la oleomargarina y la grasa de leche. Mayoritariamente, la grasa utilizada en la fabricación de la margarina es de origen vegetal, principalmente aceites de coco y de palma.

5.3.1. Elaboración y composición Las margarinas se obtienen mediante procedimientos industriales a partir de grasas insaturadas de origen vegetal, o bien a partir de mezclas de grasas de origen animal y vegetal. Las margarinas 100% vegetales provienen de grasas con un elevado porcentaje de ácido linoleico, lo que obliga a la saturación de una parte del mismo para que el alimento sea más estable y hace que se originen “grasas hidrogenadas” y de “configuración trans”. Los lípidos se calientan hasta su punto de fusión (40 °C) y se mezclan en las proporciones deseadas para la obtención de grasas con diferente consistencia y composición. A continuación se emulsionan las grasas con la fase acuosa, leche desnatada previamente fermentada, agitando enérgicamente con los diferentes aditivos y enfriando al mismo tiempo, pues la formación de la emulsión exige la presencia de cierta proporción de lípidos en estado sólido. La leche desnatada oscila entre un 17 y un 20% del peso, con un contenido de agua máximo inferior al 16%. La fermentación de la leche se produce por adición de Streptococcus lactis a una temperatura alrededor de los 20 °C, lo que tiene como finalidad el desarrollo del aroma, similar al de la mantequilla debido, fundamentalmente, a la formación de diacetilo. Antes del proceso de emulsión se añaden emulgentes, que permiten que el agua y el acei-

te, líquidos inmiscibles, permanezcan unidos, además de conseguir alimentos con menos grasa y menos calorías. Los emulgentes de mayor empleo son mono y diglicéridos de ácidos grasos y la lecitina; en las emulsiones menos calóricas, por su mayor contenido en agua, es común el empleo de gelatina (proteína que estabiliza la emulsión de aceite y agua). Por otro lado, a muchas de las margarinas se les añade cloruro sódico, que tiene acción como conservador y como saborizante. El conservante que se utiliza con mayor frecuencia es el sorbato potásico, eficaz contra el ataque de mohos y levaduras y menos contra las bacterias. Las margarinas se enriquecen con vitaminas liposolubles A y D para incrementar su valor nutricional, y se agregan tocoferoles como antioxidantes y carotenoides como colorantes. El diacetilo se añade para mejorar su aroma, en proporción adecuada de acuerdo con la legislación, la cual permite también adicionar ácido cítrico, que favorece el desarrollo del diacetilo, al mismo tiempo que actúa como secuestrador de metales. Para la diferenciación analítica entre la mantequilla y la margarina se agrega a esta última aceite de sésamo o de almidón. El empaquetado la protege de los microorganismos, de la luz y del oxígeno.

5.3.2.Tipos de margarinas Existen diferencias entre unas y otras, en función de su contenido graso. Así, la industria prepara margarinas para uso doméstico, margarinas blandas, aromatizadas, coloreadas, dietéticas, etc. Atendiendo a su composición se pueden encontrar distintos tipos: • Margarinas con un 80% de materia grasa. • Margarinas con un 60% de grasa. • Materia grasa para untar, con un porcentaje en grasa de un 40 a un 55%. • Margarinas o materia grasa para untar enriquecidas en vitaminas (A, D y E), minerales (calcio) o fibra y fitosteroles.

5.3.3. Valor nutritivo El ingrediente mayoritario es la materia grasa, compuesta por aceites vegetales de maíz, girasol, soja, oliva (margarina 100% vegetal), o bien

387

Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

Tabla 10. TIPOS DE MARGARINAS. COMPOSICIÓN GRASA % MG

Valor calórico por 100 g (kcal)

AGS (g)

AGMI (g)

AGPI (g)

AG trans (g)

Margarina de contenido elevado

80%

717

25-30

50-55

20

0,8

Margarina de contenido medio

60%

550

30

25-30

40-45

8-15

Materia grasa para untar

40%

371

30-35

30

35

<5

Tipos de margarinas

MG: materia grasa; AGS: ácidos grasos saturados; AGMI: ácidos grasos monoinsaturados; AGPI: ácidos grasos poliinsaturados.

por otras grasas, que pueden ser de origen animal (margarina mixta). Por su composición, las margarinas tienen gran cantidad de ácidos grasos insaturados -que desde el punto de vista dietético son mejores que los saturados-, como el ácido oleico, el linoleico y el α-linolénico; estos dos últimos son ácidos grasos esenciales para el organismo. Sin embargo, no se puede olvidar que también poseen grasas saturadas, pero menos que la mantequilla; así, esta última contiene un 50% de ácidos grasos saturados, una cifra que desciende a la mitad (alrededor del 25%) en el caso de la margarina vegetal, que además carece de colesterol. No obstante, las margarinas contienen ácidos grasos trans. En la actualidad, la tecnología ha permitido reducir significativamente la proporción de ácidos grasos trans, además del contenido total de grasa, que si antes era de un 80% hoy se sitúa en el 60% de media, siendo su aporte calórico menor (Tabla 10). En cualquier caso, su aporte energético resulta considerable, y por ello deben ser consumidas con moderación por parte de las personas que quieren perder peso. No están aconsejadas en caso de alteraciones en el metabolismo lipídico, donde conviene llevar una dieta baja en grasas. La margarina rica en fitosteroles está indicada para las personas con problemas de colesterol alto en la sangre.

5.4. Shortenings: grasas utilizadas en repostería Con el nombre de shortenings se conoce a las

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grasas plásticas comestibles anhidras. Estas grasas artificiales aparecen en el mercado como consecuencia de la demanda de manteca de cerdo y sebos comestibles, y están compuestas por mezclas de grasas hidrogenadas y no hidrogenadas, de puntos de fusión alto y bajo, en cantidades que van a depender de los diferentes márgenes de plasticidad necesarios para la gran variedad de productos de repostería, de los que pueden formar parte como constituyentes importantes. La propiedad que define la calidad de un shortening es su capacidad para la incorporación de aire durante el periodo de batido de la masa, antes de ser introducida en el horno para ser cocida. Esta cualidad se relaciona con la existencia de triglicéridos trisaturados en la mezcla y con las formas de cristalización. Las grasas de repostería, al ser semisólidas, proporcionan una textura tierna a los productos horneados y tienen efecto lubricante, con mayor o menor tendencia a formar películas finas que envuelven los glóbulos de la masa y que, al atrapar aire, confieren al producto fermentado una apariencia esponjosa, otorgándole buena textura y sabor agradable. Estas grasas se pueden emplear también como grasas de fritura, ya que al ser estables a elevadas temperaturas sirven de medio para calentar, y su estructura cristalina no reviste importancia. Las características de las grasas de uso en repostería variarán en función de los alimentos para los que se utilicen. Así, las grasas de repostería para hornear deben tener un margen de plasticidad amplio; por ejemplo, la fusión debe ser constante en un intervalo de temperaturas entre 20 y 42 °C, lo que permite el empleo de la grasa con facilidad, ya


que al no estar líquida a temperatura ambiente se mezcla sin dificultad. Los shortenings utilizados en la preparación de hojaldre destacan por su elevado punto de fusión y su gran adhesividad, lo que resulta indispensable para lograr que las películas de grasa, interpuestas en la masa, no se desprendan de la misma al cocer en el horno; de este modo se impide la pérdida de gases que favorecen la subida del hojaldre. La obtención de los shortenings se lleva a cabo por mezcla de diferentes componentes grasos, cuyo esquema general puede ser el siguiente: • Triglicéridos líquidos: 80-100%. • Triglicéridos sólidos: 0-12%. • Monoglicéridos: 0-5%. • Agentes emulgentes: 0-5%. • No contienen agua, por lo que no son emulsiones A/O. La proporción de triglicéridos sólidos puede ser hasta del 30% para las masas de hojaldre. Los agentes emulgentes favorecen la retención de aire y la obtención de la emulsión grasa/agua en la preparación de masa pastelera. El contenido de ácido linoleico debe ser bajo; de esta forma se evita la oxidación, lo cual es importante en la fabricación de galletas.

5.5. Otros usos de las grasas: aceites de cocina La fritura es una técnica culinaria donde el aceite actúa como medio transmisor del calor y al mismo tiempo proporciona al alimento un sabor y una textura agradables. El aceite ha de ser estable en las condiciones de la fritura a temperatura elevada (180 °C) y a la humedad. Así, el agua aportada por los alimentos aumenta la hidrólisis del aceite y, con ello, la acidez. En este proceso a elevada temperatura, los aceites también se polimerizan, originando un incremento de la viscosidad, con lo que los alimentos absorben más aceite y se vuelven más grasientos. El punto de humo se hace más bajo, adquieren un color oscuro y el sabor se altera. Cuanto más insaturados sean los aceites, más inestables resultan a la oxidación, a la hidrólisis y, por tanto, a la polimerización. Esto ocurre principalmente en los aceites ricos en ácido α-linolénico, como el de canola y el de soja. La hidrogenación

parcial del aceite de soja puede reducir el ácido linolénico desde un 8 hasta un 3%; se obtiene así un aceite de freír más estable, que se usa en alimentos preparados fritos, para la parrilla, fritura en sartén y para salsas. La estabilidad puede ser mayor si se utiliza aceite de soja más hidrogenado, aceite de algodón, de maíz o de palma. Los aceites de fritura elaborados a partir de girasol y de cártamo tienen también poca estabilidad, aunque con fines industriales se obtienen genéticamente con un alto contenido de ácido oleico, que resulta más estable y apto para fritura. El aceite de oliva es muy bueno para freír, pero resulta caro. La calidad de los aceites de fritura adquiere gran interés en la actualidad por su elevado uso en alimentación y exige un control analítico, ya que la estabilidad de los aceites que se usan durante largos periodos de tiempo y se someten a un calentamiento intermitente, como ocurre en los restaurantes, caterings y establecimientos con comidas preparadas, puede verse alterada. Por ello, se aconseja utilizar para freír una grasa que sea muy estable. En estos casos, las mantecas más sólidas aumentan la estabilidad de la grasa durante muchas horas de fritura. En los hogares, donde los aceites se usan normalmente durante periodos de tiempo más cortos y se desechan antes, el problema es menos importante. Los alimentos fritos que se almacenan antes de ser consumidos, frutos secos, patatas, y en general todos los aperitivos, necesitan de un aceite mucho más estable. Los aceites más saturados mejoran la estabilidad, pero si la grasa es sólida a temperatura ambiente se fija mucha grasa y el aspecto es muy desagradable.

5.6. Aceites para ensaladas, y mayonesas Su utilización mayoritaria es para la preparación de aliños. Éstos se presentan en forma de emulsión aceite-agua con un 55-65% de aceite, el cual distribuye el sabor del aliño y mejora el gusto de la ensalada. Otro uso importante de los aceites para ensaladas es en la preparación de las mayonesas, con un 80% de aceite, que les proporciona viscosidad, así como en los aliños espesos para ensaladas, con un 35-50% de aceite, que espesa el producto y modifica la sensación del almidón en la boca.

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Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

Los aceites de ensaladas no deben contener cristales sólidos que al refrigerarse rompan la emulsión formada entre el agua y el aceite, y den al producto un aspecto turbio y una textura pegajosa de sebo. Por ello, para eliminar los cristales sólidos que se originan a las temperaturas del frigorífico, estos aceites se someten a “winterización”. Con este fin se utilizan aceites de soja sin hidrogenar o parcialmente hidrogenados, de canola, de semilla de algodón “winterizado”, de cártamo, de girasol y de maíz. El aceite de oliva tiene un sabor único, y aunque forma cristales a temperaturas de frigorífico se suele servir a temperatura ambiente como aceite para ensaladas.

5.7. Otros usos especiales: triglicéridos de cadena media Además del uso común de las grasas en la alimentación, los triglicéridos de cadena media (TCM) se utilizan en preparaciones terapéuticas especializadas. El aceite TCM es una fracción del aceite de coco que contiene triacilglicéridos con ácidos grasos de 8-10 átomos de carbono. Este aceite se emplea en fórmulas para nutrición enteral y en la alimentación para pacientes con síndromes de malabsorción.

6. Sustitutos de la grasa alimentaria En la actualidad existe una creciente preocupación por el elevado consumo de grasa en la dieta y su relación con la enfermedad cardiovascular, el cáncer y la obesidad. Los diferentes organismos recomiendan reducir su ingesta, de modo que no supere el 30% de los requerimientos establecidos y que no más del 10% de esa grasa sea saturada. La industria alimentaria, dada la tendencia a consumir alimentos bajos en calorías y, más específicamente, bajos en grasa, principalmente grasa saturada, ha centrado su interés en el desarrollo de nuevos productos como alternativos a la grasa, que implican, además, un bajo consumo energético. De esta forma surgen los sustitutos de la grasa; estas sustancias se añaden a los alimentos para disminuir

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su contenido lipídico, sin modificar las características que confiere la grasa. Estos ingredientes aportan menos calorías, sin alterar el sabor, la textura y otras propiedades organolépticas. Los sustitutos de la grasa salen al mercado hace más de 10 años, y son numerosos los productos ensayados con este fin.

6.1. Clasificación • Derivados de los hidratos de carbono: - Avicel®. - Polidextrosa. - Maltodextrinas. • Derivados de las proteínas: - Simplesse®. - Basso-light®. • Derivados de grasas: - Olestra®. - Caprenin®.

6.1.1. Derivados de los hidratos de carbono Estos productos son compuestos hidrófilos que deben la disminución del contenido calórico del alimento final a la diferencia entre el valor energético de las grasas y el de los hidratos de carbono y proteínas. Son imitadores y capaces de simular las principales propiedades funcionales de las grasas en determinadas aplicaciones. a) Avicel®. Es un gel de celulosa que se introdujo en los años 60 como estabilizante, pero que en los noventa se empieza a utilizar como sustituto de la grasa. b) Polidextrosa. Se trata de un hidrato de carbono no dulce obtenido a partir de la glucosa, el sorbitol y el ácido cítrico. Este compuesto es soluble en agua, tiene función espesante, proporcionando textura al alimento, y desde el punto de vista energético sólo aporta 1 kcal/g. Su estructura compleja no es atacada por las enzimas digestivas, por lo que tan sólo una pequeña porción es absorbida por el organismo, y aproximadamente se excreta por las heces en un 75%. La polidextrosa está considerada como fuente de fibra en la dieta. Puede sustituir a los azúcares de forma total o parcial y disminuir el contenido de la


mentos que necesitan cocción, pero de ninguna manera pueden ser sometidos al proceso de fritura. a) Simplesse®. Es un sustituto en forma de micropartículas (MPP) que suministra pocas calorías y se obtiene a partir de la proteína de la leche y/o del huevo. Estas proteínas coagulan formando geles al calentar, los cuales en determinadas condiciones proporcionan una cremosidad en la boca similar a la de la grasa. La proteína hidratada aporta 1 kcal/g y puede sustituir a 1 g de grasa (9 Figura 5. Estructura química del Olestra®. El núcleo es similar a la molécula kcal/g). El Trailblazer®, preparado con la de sacarosa. Los ácidos grasos de cadena larga proceden de grasas comestibles, albúmina de huevo y la proteína de la leen especial de aceite de soja o de algodón. Se representan como R. che, es similar al Simplesse®. b) Basso-light®. Se trata de un concentrado obtenido a partir del suero grasa de algunos alimentos, como helados y posdulce de la proteína láctea natural. Tiene sabor suatres congelados. ve, dulce, y proporciona un excelente sabor y una c) Maltodextrina. Es un polisacárido no dulbuena textura en alimentos a los que interesa rece que se obtiene a partir del almidón de maíz por ducir su contenido en grasa, como los helados. Este hidrólisis parcial. Forma un gel de sabor suave y una compuesto confiere viscosidad y contribuye a evitar textura similar a la de los aceites hidrogenados. Su la formación de cristales y, con ello, la pérdida de vocontenido calórico es aproximadamente de 1 kcal/ lumen que aparece en las fórmulas de helados exeng. La maltodextrina de almidón de patata origina tos de grasa. también geles de sabor y textura suaves, tipo grasa, con un valor calórico muy bajo. El almidón de patata se usa como sustituto parcial de la grasa, y pro6.1.3. Derivados de las grasas porciona en la boca la textura y la sensación que normalmente se atribuyen a las grasas y aceites. Los de mayor interés son los ésteres y poliésteres del glicerol. Estos sucedáneos poseen propiedades físicas y químicas similares a las de las grasas 6.1.2. Derivados de las proteínas y podrían sustituirlas en cualquier aplicación, incluidos los procesos de fritura y el horneado a elevaLos sustitutos preparados a base de proteínas das temperaturas. aparecen en la industria en los años 90 con el objeEstos productos están constituidos por molécutivo de suplantar a la grasa. Existen dos tipos recolas lipófilas de baja o nula digestibilidad y absorción, nocidos por la Food and Drug Administration (FDA): por lo que pueden ser utilizados como sustitutos unos se preparan en forma de micropartículas a bajos en calorías. Dentro de este grupo destacan partir de la clara de huevo o de los lácteos, y otros los poliésteres de hidratos de carbono y, más espede los concentrados de la proteína del suero. cíficamente, los derivados de la sacarosa, que comEl proceso de formación de las micropartículas ponen el grupo de mayor interés, tanto por su esproporciona a las proteínas una forma microscópitabilidad como por el amplio número de estudios ca que facilita el giro de unas sobre otras, mejoranque avalan su comportamiento. do la sensación al paladar en comparación con los a) Olestra®. Es un poliéster de la sacarosa no sustitutos a base de hidratos de carbono. Las calodulce, con base lipídica y propiedades físicas simirías que aportan varían de 1 a 4 kcal/g, de acuerdo lares a las grasas. Se trata de una mezcla de hexacon su contenido en agua. Algunos de estos sustihepta y octaésteres de la sacarosa con ácidos gratutos pueden ser utilizados en la preparación de alisos cuya longitud oscila entre 8 y 22 átomos de

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Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

carbono; los ácidos grasos que se unen al núcleo de la sacarosa proceden de diversos aceites vegetales, como aceite de maíz, coco, palma, soja y algodón. La presencia de numerosos ácidos grasos hace que las enzimas digestivas no puedan llegar al centro de la sacarosa a su paso por el intestino. Por ello, el Olestra® no es digerido ni absorbido y, por tanto, no aporta calorías (Figura 5). Otra ventaja del Olestra® es que admite el calentamiento a elevadas temperaturas, por lo que resulta apto para realizar frituras, una cualidad de la que carecen casi todos los demás sustitutos de la grasa. Fue diseñado en 1968 para sustituir parcialmente la grasa en aperitivos, y patentado por Procter & Gamble. No es tóxico ni carcinogénico. La FDA aprobó su utilización en 1996 como sustituto total de la grasa para uso en patatas fritas y otros snacks. En la etiqueta se deberá indicar su presencia. Sin embargo, a pesar de sus posibles ventajas y de lo prometedor que parece, presenta desventajas. Olestra®, al no ser digerible, produce flatulencia y pérdida de apetito, y puede causar también dolo-

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res abdominales y diarrea, con el inconveniente de lo que se conoce como “goteo anal”. Además, al ser insoluble en un medio acuoso, tiende a formar una suspensión en el tracto digestivo, originando un medio no polar en el que se solubilizan las vitaminas liposolubles, como la A, D, K, E y los carotenoides, por lo que, cuando se consumen productos que contienen Olestra® junto con alimentos ricos en estas vitaminas, su absorción se ve reducida. Se requieren más estudios antes de que el producto sea utilizado para un consumo más amplio; además, los alimentos que lo contengan deberán ser enriquecidos en vitaminas liposolubles, y al mismo tiempo tendrán que indicar los problemas que puede ocasionar su ingestión. Desde el punto de vista nutricional, los sustitutos de las grasas podrían desempeñar un papel importante en la dieta, al reducir el consumo de grasa total, y principalmente el de las grasas saturadas, relacionadas con el desarrollo de enfermedad cardiovascular. Sin embargo, cuando se consumen productos bajos en calorías o en


7. Resumen  Las grasas se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza formando parte de un amplio grupo de alimentos, constituyentes de gran importancia en nuestra alimentación.  Las grasas de origen animal (mantecas y sebos) van a ser ricas en ácidos grasos saturados, tales como ácido palmítico y esteárico, aunque en su composición también se encuentra en elevada concentración el ácido oleico, principalmente en la grasa de cerdo.  La mantequilla es una grasa de procedencia animal, obtenida a partir de la leche, lo que la diferencia de las anteriores en su composición, similar a la de la leche de la que procede. Al tratarse de una grasa de origen animal, contiene una elevada proporción de ácidos grasos saturados, aunque en ella destaca una fracción importante de ácidos grasos saturados de bajo peso molecular (butírico, caproico y caprílico), que la hacen más digestible.  Desde el punto de vista nutricional, las grasas animales contienen colesterol, además de aportar ácidos grasos saturados, que elevan los niveles de colesterol y de las lipoproteínas de baja densidad (LDL), efecto este acrecentado por los ácidos láurico, mirístico y palmítico.  Las grasas de origen marino aportan ácidos grasos poliinsaturados (n-3), considerados beneficiosos para el organismo por sus muchas funciones; no obstante, su ingesta ha de ser moderada y acompañarse de la ingestión de nutrientes antioxidantes, como la vitamina E.  A diferencia de las grasas de origen animal, las de origen vegetal son ricas en ácidos grasos insaturados, principalmente ácido linoleico (n-6), como ocurre en los aceites de algodón, maíz, cacahuete, cártamo y girasol, entre otros. Cabe señalar que el aceite de soja, además de aportar ácido linoleico, destaca por su contenido en ácido linolénico (n-3). Todo esto hace que estos aceites en general sean dietéticamente muy aceptables. Sin embargo, se puede matizar como muy diferente la grasa de coco, muy utilizada en la industria y con un elevado contenido de ácido láurico; de hecho, es la grasa más rica en este ácido, marcadamente aterogénico.

 En cuanto al aceite de oliva, dietéticamente es el más recomendable, por su alto contenido en ácido oleico monoinsaturado y una proporción adecuada de ácidos grasos insaturados linoleico-linolénico, además de su elevada presencia en componentes antioxidantes. Todo ello proporciona a este aceite unas características beneficiosas desde el punto de vista nutricional y para su empleo en fritura y demás usos culinarios, sobre todo la denominación virgen extra.  La industria alimentaria, con objeto de poder utilizar todas las grasas que ofrece la naturaleza con fines alimentarios, las somete a diversos procesos de modificación para hacerlas aptas para el consumo en forma de margarinas o shortenings que puedan ser usados en repostería y en una amplia variedad de productos. Estas grasas tienen el inconveniente de la presencia de ácidos grasos trans (ácidos grasos isoméricos) con efectos metabólicos no deseables.  En la actualidad, los distintos organismos dedicados a la nutrición recomiendan reducir el consumo de grasa para prevenir las múltiples enfermedades que conlleva su elevada ingesta. Por ello aparecen en el mercado una gama de productos, los sustitutos de las grasas, con el fin de disminuir de una parte la ingesta energética y de otra el consumo de grasa. Muchas de estas sustancias están siendo objeto de numerosas investigaciones y es de esperar que en un futuro próximo puedan formar parte de los alimentos con todas las ventajas y sin los inconvenientes de hoy.

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Capítulo 2.11.

Grasas y aceites

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9. Enlaces web

 www.oliva.net  www.el-mundo.es  www.elperiodico.es  www.mundorecetas.com  www.faecagranada.com  www.seguridadalimentaria.org  www.fao.com  www.agrodigital.com  www.nutrinfo.com.ar  www.consumer.es

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2.12. Bebidas alcohólicas

Manuel Olalla Herrera María del Carmen López Martínez

Capítulo 2.12. Bebidas alcohólicas 1. Introducción 2. Cerveza 2.1. Definiciones 2.2. Historia 2.3. Elaboración 2.4. Tipos de cerveza 2.5. Composición y valor nutritivo 3. Vino 3.1. Reseña histórica 3.2. Definiciones legales 3.3. El mosto 3.3.1. Definiciones 3.3.2. Obtención del mosto 3.4. Vinificaciones 3.5. Fermentación alcohólica 3.6. Composición del vino 3.7. Otros compuestos con implicaciones nutricionales y toxicológicas 3.8. Conservación y envejecimiento 3.9. Efectos fisiológicos de los compuestos fenólicos 4. Bebidas espirituosas, destiladas o de alta graduación 4.1. Generalidades 4.2. Historia 4.3. Definiciones y tipos 4.4. Brandy 4.5. Whisky 4.6. Composición y valor nutricional 5. Otras bebidas 5.1. Sidra 5.2. Sangría 6. Implicaciones nutricionales del alcohol 6.1. Implicaciones sociales del consumo de bebidas alcohólicas

6.2. 6.3. 6.4. 6.5.

Metabolismo del alcohol Principales efectos del alcohol Efectos de un consumo moderado de alcohol Tratamiento nutricional en el alcoholismo

7. Resumen 8. Bibliografía 9. Enlaces web

Objetivos n Conocer las principales pautas de consumo de las bebidas alcohólicas, sus implicaciones sociales y distinguir entre consumo moderado y agudo de alcohol. n Exponer la definición legal de cerveza, así como de los principales componentes con importancia tecnológica y nutricional de la cerveza. n Conocer y comprender el proceso de elaboración de la cerveza y las características de los principales tipos de cerveza. n Definiciones, tipos, clases, denominaciones y composición de los tipos más importantes de vino. n Comprender y desarrollar los puntos básicos de la elaboración de los grupos más importantes de vino con conocimiento de los procesos físicos, químicos y bioquímicos que se producen en cada paso. n Identificar las sustancias con marcado carácter nutricional, tóxico y beneficiosas del vino. n Conocer los principales tipos de bebidas de alta graduación, su diferenciación en cuanto al proceso de elaboración y sus indicaciones nutricionales. n Conocer el metabolismo del alcohol y sus implicaciones nutricionales. n Estudiar las principales acciones fisiológicas y patológicas del alcohol en el cuerpo humano. n Desarrollar los principales puntos a tener en cuenta en la evaluación del estado nutricional del enfermo alcohólico y la correspondiente terapia nutricional del mismo.

1. Introducción

B

ebidas alcohólicas son todas aquellas que, por diversos procedimientos (fermentación, destilación, adición, extracción, etc.), presentan en su composición más de un 0,5% (volumen por volumen) de alcohol.

Estas bebidas son conocidas desde la Prehistoria, ya que cereales, frutas y zumos de frutas que se dejaban en recipientes fermentaban de forma espontánea, obteniéndose un líquido alcohólico. Posteriormente, todas las grandes civilizaciones (Asiria, Egipto, Grecia, Roma, etc.) fueron perfeccionando los métodos de elaboración del vino, de la cerveza y de licores, sentando las bases para las actuales técnicas de elaboración. Durante la Edad Media, fue la Iglesia la que conservó e impulsó su elaboración, siendo en la época moderna y con el descubrimiento de la fermentación alcohólica por Pasteur cuando se ha entrado en una fase avanzada con respecto a su elaboración e higiene. No existe una clasificación definida de las bebidas alcohólicas (según grado alcohólico, proceso de elaboración, carbonatadas o no, etc.), siendo la más utilizada desde el punto de vista legal la de: cervezas (elaboradas a partir de cereales), vinos y bebidas derivadas (elaboradas a partir de la uva), y bebidas espirituosas o destiladas (de alta graduación). La relación entre el alcohol y la nutrición y la salud es compleja. Las bebidas alcohólicas son elementos nutritivos en sí mismas, que aportan un valor alimenticio, principalmente calórico. Sin embargo, alteran el equilibrio de otros elementos de la dieta e incluso pueden desplazarlos. El etanol es una fuente de energía que actúa como macronutriente capaz de proporcionar energía para todas las actividades biológicas esenciales del organismo (reproducción, trabajo físico y termogénesis). Se distingue de otros macronutrientes energéticos en que no se transporta por proteínas, difunde libremente y no es posible su regulación, y en que no se puede almacenar como una macromolécula. El consumo crónico y excesivo de alcohol (etanol) produce enfermedad, pero su consumo en cantidades bajas y/o moderadas parece reducir el riesgo de enfermedades de alta incidencia, según se ha puesto en evidencia por estudios epidemiológicos (no siempre aceptados por la totalidad del mundo científico). El objetivo de este Capítulo es describir la elaboración, composición y características nutricionales de las bebidas alcohólicas, así como las principales acciones fisiológicas, efectos patológicos e implicaciones nutricionales del consumo crónico del alcohol.

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Capítulo 2.12.

Bebidas alcohólicas

2. Cerveza 2.1. Definiciones La cerveza es la bebida resultante de fermentar mediante levaduras seleccionadas el mosto procedente de malta de cebada (granos de cebada sometidos a germinación y ulterior desecación y tostado), sola o mezclada con otros productos con almidón, sometidos previamente a un proceso de cocción, y aromatizado con flores de lúpulo o sus extractos o concentrados. Su graduación alcohólica no será inferior al 3% en masa y el extracto seco primitivo no será inferior al 11% en masa.

2.2. Historia El origen de la cerveza es poco seguro, aunque parece que ya existía en la Prehistoria (el hombre del paleolítico recogía y cocía bayas y frutos en agua abundante, obteniendo unas sopas claras y fermentadas de sabor ácido y amargo). Las primeras referencias históricas surgen en el Cáucaso meridional, entre Turquía e Irán, y aparecen en paralelo a la fabricación del pan en ambientes domésticos (si se trituraba previamente la cebada y, a diferencia del pan, germinaba en agua). Aparecen referencias hacia el año 4000 a.C. en Mesopotamia (sikaru). El Código de Hammurabi reglamentaba su consumo y venta, y en el antiguo Egipto, donde se aromatizaba con jengibre o miel, era considerada un bien divino, colocada bajo la protección de Isis (diosa de los cereales) y Osiris (deidad protectora de los elaboradores). Los griegos la llamaban zythos, mientras que en Roma era conocida como cærevisa (Cæres, Ceres, era la diosa de las mieses). Para los celtas, era una bebida sagrada que salía de la espuma del dios Lug. Los chinos, por su parte, elaboraban una cerveza asiática algo diferente a base de cebada, trigo y mijo, utilizando en algunas ocasiones el arroz como otro componente más. También era una bebida conocida por las culturas precolombinas de América, así, las vírgenes del Sol, responsables de la alimentación del Inca en el palacio de Titicac, en Cuzco (Perú), eran las encargadas de masticar el maíz para la fermentación mientras los sacerdotes ofrecían cerveza al mismo dios.

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En la Edad Media, y mediante los monjes, la Iglesia se convierte en la principal productora y depositaria del secreto de su elaboración (mediante el uso de plantas aromáticas que, como el jengibre, daban un sabor picante), y así durante el ayuno elaboraban las Marzinber (cervezas de marzo) de alto extracto seco y grado alcohólico. Con la llegada del lúpulo se estableció una guerra entre Iglesia y laicos, pasando los señores feudales a controlar el negocio. Los cerveceros eran considerados como alquimistas, y el emblema gremial que los representaba mostraba tres triángulos (representativos de los tres elementos o de los tres procesos fundamentales de su elaboración), estando sometidos a normas muy estrictas y con grandes restricciones para los maestros cerveceros a fin de preservar los secretos de su elaboración. La segunda gran revolución, tras el uso del lúpulo, fue la fermentación alcohólica con Pasteur, y los trabajos de Hansen (trabajador de Carlsberg) mediante la utilización de cepas puras de levaduras.

2.3. Elaboración Según la Figura 1, las fases más importantes de su elaboración son: 1. Producción de la malta. La cebada es un cereal cultivado desde muy antiguo por el hombre (4000-5000 a.C.). Para la elaboración de la cerveza, se utiliza la cebada cervecera (Hordeum vulgare var. distichum), que se caracteriza por su alta actividad diastasa (hidrólisis de polisacáridos), elevada cantidad de almidón, discreta proporción de proteínas y una buena y uniforme capacidad de germinación. La cebada no se puede utilizar directamente para la producción de cerveza, ya que no tiene desarrollado el sistema enzimático encargado de transformar el almidón en azúcares. Mediante el malteado (proceso de germinación controlado), se sintetizan y movilizan enzimas y se liberan gránulos de almidón del endospermo. Tratamientos previos. Consisten en el almacenamiento mediante aireación con control de temperatura y humedad (inferior a 15-16%), limpieza mediante arrastre neumático y clasificación en lotes homogéneos (germinación uniforme). Tras el secado y limpieza iniciales de los granos, estos se someten a una maceración mediante re-

M. Olalla Herrera | M.ª C. López Martínez

Figura 1. Esquema general del proceso de elaboración de la cerveza.

mojo en agua durante 3-4 días a 10-16 ºC para elevar su contenido en agua hasta el 42-46% (la huella del dedo debe quedar marcada en el grano), punto en el cual empieza la germinación. En este proceso, es necesario renovar el agua para separar sustancias amargas, taninos y proteínas y evitar la formación de sabores extraños. Para la germinación (liberación de almidón, proteínas y del correspondiente sistema enzimático de degradación) es necesario el aporte de aire y se puede acelerar mediante la adición tras el remojo de ácido giberélico (desencadenante de la producción de enzimas por los gránulos de aleurona). Normalmente este proceso suele durar unos 9 días a una temperatura de 15 a 17 ºC y la longitud de la raíz suele ser 1,5 veces la del grano. El malteado se detiene mediante secado (la humedad pasa del 42-45% a sólo un 3-5%), que se realiza en dos etapas progresivas. Tras este secado se deben inactivar las enzimas, desnaturalizar las proteínas y producir el color y el aroma mediante los productos de la reacción de Maillard. Así, la malta seca, también llamada verde, pasa a malta amarilla o ambarina si la tempera-

tura se eleva a 75-100 ºC y a malta tostada si se llega a 170-270 ºC, teniendo entonces cuidado por la posible formación de nitrosaminas. Hoy en día, si se quiere obtener cerveza negra, es preciso secar la malta lentamente para favorecer el pardeamiento no enzimático (reacción de Maillard) con la consiguiente formación de melanoidinas. 2. Obtención del mosto. La malta se tritura, se le añade agua y se introduce en la caldera de empaste (Masher) para realizar lo que se denomina empastado de la malta. En el cocedor se introduce el adjunto (mezcla de cereales que se adicionan para apurar al máximo la actividad diastasa de la malta), al que se le añade algo de malta, estableciéndose un programa de temperatura y tiempo, proceso que se conoce como “cocimiento del adjunto”. Con este programa de temperaturas se consigue modular una mayor actividad α-amilasa (máxima actividad en torno a los 70 ºC) o β-amilasa (máxima actividad en torno a los 60 ºC) con la consiguiente producción de dextrinas o maltosa, produciendo respectivamente un mayor cuerpo y color o un mayor grado alcohólico en la cerveza elaborada.

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Capítulo 2.12.


Los adjuntos utilizados son de dos clases: a) Azúcares y jarabes de azúcar (jarabe de glucosa o jarabe obtenido por hidrólisis enzimática del almidón de maíz, fundamentalmente, y en menor proporción azúcar de caña o de remolacha). b) Materias ricas en almidón (cereales sin maltear, como maíz, arroz o trigo). Los primeros se pueden utilizar para ajustar las características de la cerveza, y los segundos, como fuente de hidratos de carbono, cuya extracción requiere tres etapas: gelatinización (disminución de la viscosidad por actuación de las α-amilasas), solubilización y amilólisis. Se produce también una degradación de gomas y hemicelulosas de la malta, por acción de las β-glucanasas; según sea este grado de hidrólisis, influirá en la posterior viscosidad de la cerveza y la formación de espuma. Se mezcla la malta con el adjunto, obteniéndose lo que se denomina mosto dulce de malta, y se mantiene la mezcla a una temperatura de 70 a 80 ºC durante unos 30 minutos para posteriormente filtrarla a través de la cuba filtro (Lauter). Entre el 70 y el 80% de las proteínas de la malta se hidrolizan y se solubilizan en el mosto, formándose en una primera fase polipéptidos que, por acción de las peptidasas, son transformados en parte en aminoácidos. Las proteínas que quedan sin hidrolizar contribuyen a la formación posterior de espuma, y su reacción con los polifenoles de la malta (antocianos o catequinas) es responsable del enturbiamiento posterior una vez acabada por frío. Por el contrario, los aminoácidos son necesarios para una rápida asimilación de nitrógeno por parte de las levaduras. El mosto se traslada a la caldera, donde se agrega el lúpulo (aproximadamente un 0,3%) o los extractos de lúpulo y se calienta a 100 ºC durante 1-2 horas, para esterilizar el mosto, inactivar las enzimas y provocar su precipitación, extraer sustancias del lúpulo y caramelizar parcialmente los azúcares. Finalizada la cocción del mosto, se filtra el lúpulo, se centrifuga y se enfría. Por lúpulo se entienden los saborizantes amargos procedentes de las flores hembra de la planta del lúpulo (Humulus lupulus). Estos compuestos amargos también tienen importancia tecnológica (precipitación de proteínas, estabilización de espumas y conservantes). Estos efectos proceden de los compuestos resinosos del aceite de flor de lú-

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pulo (humuleno, isohumuleno, taninos, etc.). Hoy también se usan preparados de lúpulo en polvo o en pastillas, extractos del lúpulo con ayuda de disolventes orgánicos de bajo punto de ebullición y agua, que se añaden como concentrados de lúpulo y aceites de lúpulo. 3. Fermentación. Se inocula el cultivo, tradicionalmente con Saccharomyces cerevisiae (cerveza tipo ale) o Saccharomyces carlsbergensis (Saccharomyces uvarum para la cerveza tipo lager), y se produce la fermentación alcohólica. Existen distintos tipos de fermentación según el tipo de levadura cervecera utilizada, estableciéndose dos tipos fundamentales: a) De fermentación alta, si las levaduras al morir suben a la superficie de los depósitos, que suelen ser cilíndricos o rectangulares pero poco profundos. Esta forma de fermentación es característica de las cervezas del tipo inglés (ale, porter, stout). b) De fermentación baja, si se depositan en el fondo; característica de las cervezas alemanas (lager, munich, dortmund o pilsen). 4. Maduración y acabado. La cerveza se enfría hasta 0 ºC y se filtra, y se pasa a unos tanques refrigerados, donde se la somete a un proceso de maduración durante un tiempo variable según el tipo de cerveza (semanas a meses), terminándose la fermentación de azúcares reductores, las reacciones de esterificación con formación de moléculas complejas responsables del aroma y sabor, la acumulación de CO2 y la precipitación de proteínas y levaduras. Pasada la maduración, se filtra y se añade CO2 hasta alcanzar aproximadamente el 0,5%, y se envasa bajo presión de dióxido de carbono. La producción de este CO2 se puede conseguir de forma natural por una segunda fermentación, proceso conocido como krausening. Para su comercialización embotellada, es necesaria una pasteurización (72 ºC durante unos 30 segundos), mientras que si es en barriles (dado su consumo más inmediato) no hace falta la pasteurización, pero es necesaria su comercialización refrigerada, y esto hace la diferencia de sabor y su mayor aprecio por el consumidor. Para evitar esto, se está realizando un proceso de filtración estéril en frío. Uno de los problemas tecnológicos más importante de la cerveza es el enturbiamiento, producido fundamentalmente por proteínas y taninos, que se ve favorecido por agentes externos como tem-


peratura (fundamentalmente por frío), luz o transporte. Para prevenirlo, se utilizan coadyuvantes como polivinilpirrolidona, enzimas pectolíticas o ácido ascórbico como antioxidante. La capa de espuma es una característica que determina la aceptabilidad de la cerveza. Las burbujas forman una emulsión gaseosa inicial, que se rompe por el ascenso y drenaje de burbujas hasta que se separa una capa superior o espuma verdadera. No se sabe exactamente el número total de sustancias de las que depende su estabilidad. Tradicionalmente se ha asociado a los polipéptidos, sobre todo los de alto peso molecular (los de bajo peso molecular son incluso perjudiciales), glicoproteínas y, en menor proporción, etanol, isohumulonas, y anhídrido carbónico en cervezas muy carbonatadas. Los aditivos como el alginato de propilenglicol aumentan la estabilidad de la espuma, pero sólo si están presentes polipéptidos estabilizantes.

2.4.Tipos de cerveza La legislación, y como criterio de calidad, recoge: • Cerveza de cereales. Sólo malta de cereales. • Cerveza especial. Concentración de extracto seco  13%. • Cerveza especial extra. Concentración de extracto seco original  15%. Las variedades de cerveza más conocidas son: • Lager. Cerveza rubia de origen alemán (lager significa almacén) obtenida por fermentación baja con contenido medio en alcohol y de una gran aceptación y consumo. Hay varios tipos de cerveza lager, entre las que destacan pilsener, dortmund y munich. • Ale. De color pálido, obtenida por fermentación alta, de contenido alcohólico alto, bastante fuerte y consumida sobre todo en Gran Bretaña. De ésta existen a su vez dos tipos: pale ale (de sabor amargo más fuerte) y mild ale (sabor más suave). • Porter. Cerveza oscura de tipo ale, con más extracto y más dulce. • Stout. Cerveza negra muy fuerte, con cierto sabor dulce y alto contenido alcohólico. Hay, sin embargo, otras: • Trapenses. Elaboradas de forma tradicional por las ordenes trapenses o del Císter (y algunas

con denominaciones de origen), se siguen fabricando en monasterios y abadías de Bélgica o Valonia. • Blancas (weiss). Cervezas elaboradas con trigo; rubias y algo turbias. • Artesanales. Con adición de especias, frutas o ingredientes raros como miel, trigo sarraceno, etc. (blaugies, binchoise, brasserie, etc.). • Sake, Samshu y Suk. Cervezas elaboradas a partir de arroz en Japón, China y Corea respectivamente; se elaboran, en el caso del sake, con la mezcla y el amasado de arroz al vapor (koji) con un moho cultivado y agua, mezcla que se calienta y se hace fermentar en grandes cubas. Se consume caliente o templado. • Cervezas bajas en alcohol. Han surgido por la demanda del consumidor para evitar los problemas sociales y sanitarios del alcohol y para su uso por conductores. Para su realización, primero se elabora la cerveza por procedimiento tradicional (así tendrá todo el sabor y aroma característicos) y posteriormente se elimina el alcohol. La evaporación térmica a vacío es el procedimiento más utilizado hoy en día, aunque se dispone de otros métodos que evitan el calentamiento, como es la eliminación del alcohol mediante congelación selectiva o la diálisis en contracorriente utilizando membranas de celulosa. En la evaporación térmica del alcohol, el uso de evaporadores con tiempos de residencia muy breves y temperaturas de evaporación inferiores a 45 ºC evita los aromas a calentado, y mediante la recuperación de los vapores mediante una columna de destilación se evita la pérdida de ciertos aromas. El anhídrido carbónico se pierde durante la evaporación y debe ser añadido en una etapa posterior.

2.5. Composición y valor nutritivo Cualquier cerveza contiene más de 400 componentes; muchos de ellos proceden de la materia prima y no han sufrido modificación en el proceso de elaboración, mientras que otros son consecuencia de la transformación experimentada por las materias primas. 1. Nutrientes y compuestos fenólicos: • Hidratos de carbono: entre 25 y 40 g/ l, de los cuales, entre un 75 y un 80% son dextrinas con un grado de polimerización mínimo de 4; el resto son azúcares más sencillos (ribosa, arabi-

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Capítulo 2.12.


nosa, xilosa, glucosa, fructosa, etc.), arabinoxilanos y (1-3), (1-4)-β-D-glucanos. • Componentes nitrogenados: de 1,9 a 6,3 g/l, como aminoácidos, péptidos, polipéptidos, proteínas, ácidos nucleicos y sus productos de descomposición. Estos compuestos tienen importancia, además de nutricional, porque pueden afectar al aroma, sabor, color y formación y estabilidad de la espuma, y por dar lugar a enturbiamientos no deseados; se suelen añadir enzimas proteolíticas para evitar dicho enturbiamiento. • Lípidos y ácidos grasos libres: presentan, sobre todo, los de bajo peso molecular, un efecto negativo sobre el volumen, la persistencia y la densidad de la espuma. • Vitaminas: especialmente del grupo B (niacina, ácido pantoténico, piridoxina, riboflavina, tiamina, folatos). • Compuestos minerales: en concentraciones totales de 0,5 a 2 g/l, fundamentalmente fosfatos de metales alcalinos y alcalinotérreos (potasio y magnesio). • Compuestos fenólicos: de 150 a 550 mg/l, destacando antocianos, flavonoides, flavonoles e isoflavonoides. 2. Compuestos procedentes de la fermentación: • Alcohol etílico, que, tras el agua, es el compuesto mayoritario, oscilando su contenido desde < 0,5% hasta 11%, siendo en la mayoría de aproximadamente un 2-8% (vol/vol). • Anhídrido carbónico, componente esencial de la cerveza y responsable del sabor, que da lugar a cervezas “sosas” si su concentración es baja, y del pH ligeramente superior a 4 que presenta la cerveza. • Ácidos orgánicos: procedentes de la fermentación. • Componentes volátiles: conjunto de sustancias con alta presión de vapor constituido fundamentalmente por alcoholes, aldehídos, ésteres, cetonas, ácidos orgánicos, compuestos azufrados, aminas volátiles, compuestos fenólicos volátiles, algunos hidrocarburos y lactonas, formados todos ellos fundamentalmente en la etapa de la fermentación y que, todos ellos, son responsables del aroma y bouquet de la cerveza. Como principal característica nutricional de la cerveza (Tabla 1) hay que señalar el contenido alcohólico (7 kcal/g alcohol) que, conjuntamente con el extracto seco residual (azúcares con 4 kcal/

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g), le confiere -considerando un grado alcohólico entre 2 y 8% vol/vol- un aporte calórico entre 280 y 680 kcal/l (1.170-2.840 kJ/l). Esto supone, aproximadamente, para la ingestión de un litro de cerveza el 17% de las necesidades energéticas para el hombre, y un 22% para la mujer. Como efectos positivos resaltados por las distintas asociaciones productoras puede mencionarse el aporte de vitaminas del grupo B (que para el consumo de un litro de cerveza representa, para tiamina entre el 1 y el 40%, para la riboflavina entre el 19 y el 63%, para la piridoxina y la niacina entre el 27 y el 83%, y para los folatos y el ácido fólico prácticamente el 25% de los requerimientos mínimos diarios). Es menos evidente el aporte de minerales (salvo potasio, fósforo o magnesio) y de sustancias antioxidantes respecto al vino, o de fibra soluble. Además, carece de vitamina C y de vitaminas liposolubles, y su contribución al aporte de zinc o hierro es prácticamente insignificante. En el caso de la cerveza baja o sin alcohol, al eliminarse los efectos negativos del alcohol y el aporte energético, medio litro puede aportar algo más del 10% de las ingestas recomendadas para el ácido fólico en condiciones fisiológicas, y algo más del 5% en mujeres gestantes y en lactancia. Como alternativa al aporte calórico y de alcohol, se están comercializando cada vez más las denominadas “cervezas sin” como bebida hidratante recomendada en dietas hipocalóricas e hiposódicas y como fuente aprovechable de ácido fólico (dos botellines -0,5 l- aportan el 12,5% de la cantidad diaria recomendada). 3. Componentes tóxicos. Debe recordarse la presencia de nitrosaminas (alguna, como la N-nitrosodimetilamina o NDMA, un potente carcinógeno hepático) en la cerveza, puesta en evidencia por los modernos métodos de análisis. Estas nitrosaminas se forman por reacción durante el tostado de los óxidos nitrogenados del aire de secado con las aminas contenidas en la malta. Esto ha hecho que actualmente se modifiquen los procesos de fabricación. Las medidas más eficaces fueron la fabricación de secadores indirectos (los productos de combustión no se incorporan en el aire de secado) y la adición de dióxido de azufre al aire de secado. Se cuestiona la trascendencia de la presencia de micotoxinas procedentes de los cereales utilizados


Tabla 1. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES NUTRICIONALES DE LA CERVEZA Características

• Moderadamente alcohólica..... 4,5-8,5% vol. • Limpia o ligeramente opalina • Amarga • Anhídrido carbónico (CO2) ............0,4-0,7% • Acidez total (sin CO2) ......................... ≤ 3‰ • Glicerina ........................................... ≤ 3 g/l • Extracto seco primitivo ...................... ≥ 11% • pH .......................................................3,5-5 • Cenizas .............................................. < 4‰ • Rica en vitaminas B1, B2, B6 y ácidos nicotínico y pantoténico • Metales: - Cu y Zn .................................... ≤ 1 ppm - Pb y As ................................ ≤ 0,1 ppm - Co .................................... ≤ 0,001 ppm • Baja en sodio y alta en potasio • Hidratos de carbono ....................... ≤ 7,5% • Ácido fosfórico ................................ ≤ 1,2‰

Aporte nutricional Cerveza (100 ml) Energía (kcal) Proteínas (g) Lípidos (g) Hidratos de carbono (g) Etanol (g) Calcio (mg) Hierro (mg) Yodo (μg) Magnesio (mg) Zinc (mg) Tiamina (mg) Riboflavina (mg) Niacina (mg) Ácido fólico (μg) Vitamina B12 (μg) Vitamina C (mg) Vitamina A (μg) Vitamina D (μg)

% IR cubiertas con 300 ml cerveza (botellín)

32 0,3 0,0 2,4

4,2 2,2 0,0 -

3,1 7,0 0,1 0,0 6,0 0,02 Traza 0,03 0,4 4,1 0,14 0,0 Traza 0,0

3,4 1,7 0,0 5,5 0,4 Traza 6,4 8,0 6,2 21 0,0 0,0 0,0

IR: ingestas recomendadas. Fuente: Instituto de Nutrición. Libro blanco de la cerveza. Univ. Complutense de Madrid, 1994.

en la elaboración de la cerveza. El deoxinivalenol es un potencial contaminante, pero aparece en muy pequeñas concentraciones en el producto final. En cervezas africanas y de otros orígenes no muy frecuentes se ha demostrado, con las nuevas técnicas de análisis más sensibles, la presencia de aflatoxinas y otras micotoxinas. Un caso especial, y de localización muy especifica, es la presencia de fumonisinas (contaminantes del maíz) en ciertas regiones de Sudáfrica.

3.Vino 3.1. Reseña histórica La historia del vino es inseparable de la historia del hombre. El conocimiento de la vid y el consumo del zumo fermentado de sus frutos probable-

mente tenga su origen en los países ribereños del Mar Negro y del Cáucaso. Se sabe que la vid era ya cultivada en la edad del bronce (3.000-1.500 años a.C.) en Egipto y las islas del mar Egeo, y a partir de la edad del hierro (1.500-1.000 años a.C.) en Italia y en otras regiones europeas. Es un elemento que aparece inmerso en casi todas las culturas; así, el Génesis habla de su utilización, y Moisés, posteriormente, señala normas de cultivo y recolección. La cultura egipcia atribuía su origen a Osiris, y los griegos a Dionisos (Baco, entre los romanos). Además, se han encontrado poemas indios que hablan de él, y, en China, se conservan normas escritas para su elaboración datadas unos 2.000 años antes de nuestra era. Los romanos ya obtuvieron a partir de sus frutos famosos caldos [Augusta Palermitana (Palermo), Paustium (Faustin), etc.] que, a la manera de los orientales, se solían mezclar con sustancias diversas: brea, miel, mirra, etc. Llevaron a cabo la

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Capítulo 2.12.


plantación de viñedos de cierta envergadura, y se les atribuye la primera clasificación de las variedades de uva; concretamente Plinio “el viejo”, en el siglo I, describe con bastante exactitud 91 variedades de uva y 50 clases de vinos, y además parece ser que se practicaba el envejecimiento del vino. Posteriormente, el Cristianismo favoreció la difusión del cultivo de la vid, no sólo por su necesidad para la celebración de la misa, sino también o como consecuencia de ser dueños de los viñedos más importantes de Europa. Sin embargo tras la caída del imperio romano, la viticultura sufre un gradual retroceso, y durante la Edad Media son los monasterios los encargados del cultivo de la vid y de la elaboración del vino. Fue Carlomagno el que impulsó la viticultura en el valle del Rin y en Francia, donde desde muy antiguo ha sido una actividad floreciente. En el siglo XVIII debemos destacar a un abad benedictino, Dom Perignon, en la abadía de Haut-Villers, de la región de la Champaña francesa, que descubre el “Champagne”. Aproximadamente hacia 1870, algunas especies americanas fueron plantadas en los jardines botánicos de Francia e Inglaterra; accidentalmente, introdujeron la Filoxera en Europa. Esta enfermedad, producida por un áfido cuya picadura provoca una hipertrofia de los tejidos de las raicillas, que se deforman y se pudren, determina la muerte de la cepa. Estos estragos obligaron a importar cepas californianas resistentes (Vitis rupestris), a las que se les injerta la antigua Vitis vinifera. Hoy día, la vid se ha extendido por las zonas templadas de toda la tierra, y si bien las zonas vinícolas más antiguas e importantes están en los países mediterráneos y en Alemania, Austria, Hungría y Portugal, son también grandes productores países tales como los EE UU, Rusia, Ucrania, Argelia, Argentina, Chile, Túnez y Turquía.

3.2. Definiciones legales Según la legislación europea (Reglamento CE 1493/1999) y la Ley de la Viña y el Vino española, “Vino es el alimento natural obtenido exclusivamente por fermentación alcohólica total o parcial de uva fresca, estrujada o no, o de mosto de uva”. Según las materias azucaradas reductoras, los vinos se clasifican en: secos (< 5 g), abocados

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(5-15 g), semisecos (15-30 g), semidulces (30-50 g) o dulces (> 50 g). Según las variedades de uvas o las prácticas de elaboración, éstos se clasifican en: 1. Blancos. Procedentes de mostos de uva blanca o de uva tinta con pulpa blanca (evitándose en este caso la difusión al mosto de la materia colorante contenida en los hollejos). 2. Tintos. Procedentes de mostos obtenidos de uva tinta con difusión de la materia colorante contenida en el hollejo. 3. Rosados. Procedentes de uvas tintas o de mezclas de tintas y blancas cuyos mostos han fermentado sin los orujos. 4. Claretes. Procedentes de mostos obtenidos con mezclas de uvas tintas y blancas o de sus mostos y cuya fermentación se hace parcialmente en presencia de los orujos de la uva tinta. Por vinos especiales se entienden los de composición particular,cuyas características organolépticas provienen de la uva, de la técnica de elaboración o de prácticas específicas para cada clase. Pueden ser, entre otros: • Vinos dulces naturales. Elaborados a partir de mostos de alto contenido en azúcares y graduación alcohólica de hasta 18% vol/vol • Vinos generosos. Los elaborados según normas tradicionales o particulares, incluida la adición de alcohol de vino en determinadas fases de su elaboración, y cuya graduación alcohólica está comprendida entre 14 y 23% vol/vol • Vinos aromatizados, vermuts y aperitivos vínicos. Obtenidos a partir de un vino base adicionado de sustancias vegetales inocuas, sean amargas o estimulantes, y de sus extractos o esencias, o mostos, mistelas o alcohol vínico autorizado. Podrán denominarse “aperitivos” cuando predomine el carácter estimulante de las sustancias añadidas, y “vermuts” cuando aparezcan el gusto y el aroma de especies del género Artemisia. • Vinos espumosos naturales. Los que como consecuencia de su especial elaboración contienen CO2 de origen endógeno y que, al ser descorchada la botella y escanciado el vino, forman espuma de sensible persistencia, seguida de un desprendimiento continuo de burbujas. El CO2 ha de proceder de una segunda fermentación de los azúcares agregados o naturales del vino base, realizada en envase cerrado; el producto, una vez terminado, deberá tener una presión mínima de 4 atmósferas a 20 °C.


- Cava. La segunda fermentación se realiza en botella, en donde deberá transcurrir todo el proceso de elaboración y crianza hasta la eliminación de lías. Dicho proceso se realizará en cavas o locales de condiciones térmicas adecuadas. - Vino de aguja. Al ser abierta la botella el CO2 se desprende lentamente en burbujas, sin que llegue a formar espuma. • Vino gasificado. Es el vino al que se le ha incorporado la totalidad o parte del gas carbónico que contiene. Asimismo, el sistema legislativo de la Unión Europea establece un sistema de protección del origen, y la calidad de los vinos se basará en los siguientes niveles: • Vino de mesa. “Es el procedente de variedades de uva de vinificación autorizada, elaborado según prácticas comunes... y sea apto para el consumo”. Ha de elaborarse en cada región exclusivamente con aquellas variedades que para esa región figuran como preferentes o autorizadas en la correspondiente reglamentación, y serán vinos de mesa con derecho a la mención de “vino de la tierra”. • v.c.p.r.d. Vinos de calidad producidos en una región determinada, en los que, además, se podrán establecer los niveles de Indicación Geográfica, con Denominación de Origen, “D. O.” calificada o vinos de pagos.

3.3. El mosto 3.3.1. Definiciones Es el líquido que se obtiene de la uva madura, estrujada, escurrida y prensada, y que se considera producto intermedio en la elaboración del vino. Podrá tener diferentes denominaciones: • Mosto natural. El mosto fresco que no ha sido objeto de tratamiento. • Mosto conservado. El mosto cuya fermentación alcohólica ha sido impedida por tratamientos autorizados, excluida la adición de alcohol. En particular se denomina apagado el mosto conservado mediante prácticas enológicas. • Mosto concentrado. El producto obtenido por deshidratación parcial de los mostos hasta que el grado de concentración impida su fermentación espontánea.

• Arrope. El producto resultante de la concentración o deshidratación de los mostos empleando el fuego directo o el llamado “baño María”, con sensible caramelización de los azúcares. • Mistela. Es el producto obtenido exclusivamente por adición al mosto natural de alcohol vínico autorizado, en la proporción suficiente para impedir su fermentación.

3.3.2. Obtención del mosto Una vez cortados los racimos, se transportan lo más rápidamente posible para evitar el aplastamiento y el amontonamiento y se liberan con la mayor rapidez posible de escobajos (parte leñosa del racimo); es lo que se conoce como “desrasponado”, “desgranado” o “despalillado” de las uvas, y se “estrujan” (muchas veces, las máquinas despalilladoras están asociadas a las estrujadoras). El despalillador, como la estrujadora, debe respetar los tejidos del racimo. A continuación se prensan en lagares mecánicos, en ocasiones de funcionamiento continuo, en los que se separa el jugo de la uva, o mosto, de la masa de uvas o bagazo. El tiempo de prensado debe ser lo más corto posible para evitar toda oxidación perjudicial de la uva pisada. El “desfangado” es un sistema de clarificación espontánea o provocada previo a la fermentación. Los procedimientos más usuales son la sedimentación y el trasiego, y el más rápido la centrifugación. Aplicada antes de la fermentación, mejora la clarificación espontánea posterior, fija parcialmente la polifenol oxidasa, provoca un ligero efecto de decoloración y una mayor pureza gustativa.

3.4.Vinificaciones La vinificación es el conjunto de operaciones puestas en práctica para transformar en vino el jugo resultante del aplastamiento de los racimos. Para los diccionarios, el término engloba también los procesos de crianza y de recogida pero, en realidad, debería reservarse únicamente a la fase de elaboración fermentativa del vino (Figura 2). • Vinificación en blanco. Se elabora con fermentación, sin maceración de las partes sólidas del racimo. La separación del mosto debe ser rápida y

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Capítulo 2.12.


Figura 2. Esquema general del proceso de elaboración del vino.

fraccionada. Lo mejor es prensar sin estrujar y, si se estruja, ajar lo menos posible hollejo, pepita y raspón. Últimamente se ha visto la conveniencia de proceder según un término medio respecto al contacto del mosto con los hollejos, ya que más del 50% del contenido total de sustancias volátiles de la uva se encuentra en el hollejo. Para ello se están ensayando experimentalmente algunos sistemas, como la criomaceración, en la que se trabaja a 5 ºC. • Vinificación en tinto. Implica tres fenómenos principales: fermentación alcohólica, maceración y fermentación malo-láctica. Los factores que intervienen en la maceración son, además del tiempo de contacto, la temperatura del medio (temperaturas más altas facilitan la extracción, sobre todo de taninos); el movimiento del líquido en contacto con las partes sólidas (remontado) facilita la extracción de compuestos polifenólicos; el contenido en anhídrido sulfuroso libre y etanol facilitan la extracción de antocianos, así como un pH bajo.

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• Otras vinificaciones. Entre las vinificaciones con maceración y fermentación separadas se cuentan las siguientes: - Vinificación continua. El proceso se realiza en un sólo recipiente, con el consiguiente ahorro de tiempo y espacio. Se hace a temperaturas relativamente bajas (debido al constante reemplazamiento del vino caliente evacuado por la vendimia fresca), reduciendo el tiempo de contacto respecto al método tradicional y aumentando la velocidad de extracción. - Termovinificación. Maceración en caliente de las uvas tintas, antes de la fermentación; en esta forma de vinificación se busca esencialmente obtener una mejor extracción del color (la vinificación clásica, en las mejores condiciones, no extrae más del 30% de materia colorante contenida en la uva, el resto se queda en el orujo). - Maceración carbónica. El sistema es ancestral en algunas regiones (era el único sistema riojano hasta el inicio del siglo XIX). Tiene lugar


con racimos intactos, recogidos en envases cerrados y atmósfera, previamente establecida, de anhídrido carbónico a ligera sobrepresión. Se produce una fermentación intracelular sin microorganismos, que da lugar a una fracción reducida de etanol y de productos secundarios, formándose un aroma particular que dura varios años. Un tipo especial de vinificación es el de los vinos espumosos. De todos los métodos, el más conocido es el champenois, característico del champagne francés y del cava español. En este método, una vez elaborado el vino base (con aproximadamente un 12% vol/vol de alcohol), se le somete a una segunda fermentación natural con la adición de levadura y de un sustrato azucarado con factores de crecimiento (licor de tiraje). La segunda fermentación, en el caso del cava, se produce en botellas colocadas horizontalmente (“en rima”); estas botellas son removidas periódicamente para aproximar los posos al cuello de la botella (fase de “pupitre”). Cuando se consigue esto, se colocan invertidas (“en punta”). Por último, se descorchan (“degüello”) para que, al salir un poco del vino, arrastre dichas lías. De esta forma, el anhídrido carbónico se origina de forma natural y endógena. Si esta segunda fermentación se realiza en grandes tanques, el producto se llamará “granvás”. Por último, se taponan definitivamente y se comercializan según el grado de azúcares, desde brut o brut nature (extra seco) hasta dulce.

3.5. Fermentación alcohólica La fermentación se ha comparado siempre con una ebullición, y su nombre tiene su origen en la palabra latina fervere, que significa hervir. Lavoisier ya demostró que el azúcar es transformado en alcohol y en gas carbónico que se desprende. GayLussac, en 1810, expresó, como resultado de sus trabajos experimentales, la formulación todavía hoy válida en términos generales: C6 H12 O6 → 2 C2 H5 . OH + 2 CO2 Glucosa → alcohol + anhídrido carbónico Louis Pasteur estableció que la ecuación de GayLussac es válida para el 90% del azúcar transforma-

do. El resto lo forman otras sustancias como glicerol, ácido succínico y ácido acético. Posteriormente, Embden y Meyerhof elaboraron una serie en cadena de fermentación, cuyo esquema es el siguiente: 1. Desdoblamiento de la hexosa en dos moléculas de triosa-fosfato que tiene lugar en la fase de oxidación y requiere ATP para la fosforilación. 2. Deshidrogenación de la triosa-fosfato por medio del NADH a ácido fosfoglicérico, con cesión de energía que en parte se conserva como energía química en forma de ATP. 3. Transformación del ácido fosfoglicérico en ácido pirúvico, con lo cual el fosfato unido pasa a un nivel energético superior y se transfiere de nuevo en ATP. 4. Transformación del ácido pirúvico, que puede ser: a) Por vía aerobia, y se realiza a través del ciclo de Krebs (ciclo de los ácidos tricarboxílicos) y la cadena respiratoria. b) Por vía anaerobia, por hidrogenación se regenera el NAD y se forman ácido láctico y alcohol etílico principalmente, aunque las posibilidades de desviación del pirúvico son mayores. El glicerol se forma a partir del fosfogliceraldehído, sobre todo cuando no hay acetaldehído en el medio, lo que ocurre muy al principio del proceso de fermentación. Los alcoholes superiores se forman a partir de aminoácidos (el alcohol isoamílico a partir de la leucina, y el isobutílico a partir de la valina). Al concluir la fermentación principal, que dura entre 5 y 7 días, el azúcar se ha transformado en su mayor parte en alcohol; las sustancias proteicas, pectinas y taninos, junto a los tartratos y residuos celulares, sedimentan con la levadura en el fondo del depósito. El azúcar sin fermentar todavía presente (azúcar residual) se conserva en ocasiones, anulando la posfermentación. Cuando se alcanza la concentración de 12-15% vol/vol de etanol, se interrumpe la fermentación. A la fase de transformación rápida del azúcar en alcohol y del mosto en vino le sigue otra de modificaciones más lentas, como es la fermentación láctica del ácido málico por las bacterias lácticas. Es la fermentación malo-láctica, que debe seguirse y controlarse con la misma atención que la fermentación alcohólica. Se producen una importante disminución de la acidez fija y el suavizamiento

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Capítulo 2.12.


Tabla 2. NIVELES MÁXIMOS PERMITIDOS DE SULFITACIÓN (OCM del vino, 1999) Tipos de vino

Tintos Blancos y rosados Espumosos v.c.p.r.d. Generosos y de licor

Límites máximos de SO2 (mg/l) Azúcares < 5 g/l Azúcares > 5 g/l

160 210 235 185 150

210 300 200

v.c.p.r.d.: vinos de calidad producidos en una región determinada.

del vino. Es muy favorable para la calidad, al ser un primer estadio para el envejecimiento, y en los vinos de consumo corriente es una garantía de estabilidad. Los factores que en la práctica condicionan la fermentación maloláctica son la acidez real del vino y la cantidad de ácido sulfuroso empleado en la vinificación. Merece mencionarse de manera separada y destacada la sulfitación. El anhídrido sulfuroso es un gas insoluble en agua, de gran aplicación y utilidad, y para el que no se ha encontrado sustituto hasta la actualidad (sólo algunos compuestos, como el ácido sórbico y los sorbatos, que hacen disminuir su concentración). Entre sus propiedades pueden resaltarse las siguientes: • Antioxidantes (acaparando el oxígeno e impidiendo el amarillamiento y la maderización). • Antioxidásicas (bloqueando y destruyendo las oxidasas de las uvas, evitando así la quiebra oxidásica). • Disolventes (especialmente para compuestos polifenólicos y, entre ellos, los antocianos). • Antisépticas (sobre bacterias acéticas y lácticas, con efecto selectivo respecto a determinados microorganismos, obstaculizando la multiplicación de levaduras poco alcohólicas y favoreciendo las levaduras elípticas activas). • De mejora gustativa (al bloquear el acetaldehído y conservar la frescura y el aroma). La dosis de anhídrido sulfuroso debe ser regulada teniendo en cuenta que ha de ser siempre la mínima y que estará en función del estado de la vendimia, del contenido en azúcar, de la acidez, de la temperatura de la bodega y de los recursos enotécnicos, y se debe añadir, fundamentalmente, antes

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de la fermentación y antes del primer trasiego. En la actualidad se considera que la dosis media de seguridad oscila entre 75 y 50 mg/l. En los vinos, una vez envasados, para que el anhídrido sulfuroso ejerza sus funciones antisépticas y antioxidantes, debe encontrarse en unos niveles de 30 mg/l en su forma libre. Como aproximadamente unos 30 mg/l de anhídrido sulfuroso se encuentran combinados a los ácidos cetónicos y a otras sustancias, los niveles de anhídrido sulfuroso total deben mantenerse en unos 60 mg/l. En cuanto a su consumo, los límites legales, recogidos en los Reglamentos de la CE 1493/1999 y 1622/2000 (Organización Común de Mercado), se establecen sólo de forma general, y los Estados miembros pueden establecer condiciones más restrictivas (Tabla 2): En las Reuniones 17ª y 27ª del Comité de Expertos de la FAO/OMS ya se consideró la alergenicidad del sulfito, y estableció una ingesta diaria aceptable colectiva de 0 a 0,7 mg/kg de peso expresada en forma de anhídrido sulfuroso. En la Reunión 29ª (1986) se comunicó al Comité que la ingesta de anhídrido sulfuroso debida al consumo de alimentos es superior a la ingesta diaria aceptable en ciertas poblaciones. No se ha demostrado que el anhídrido sulfuroso produzca efectos mutagénicos a mayores dosis que las establecidas por la FAO/OMS, pero su toxicidad proviene de la facilidad de combinación con grupos carbonilo y sulfhidrilo, y de la destrucción de la tiamina en los alimentos que se conservan con SO2. Todo esto, junto con el gusto y olor desagradables del anhídrido sulfuroso libre y quizás otras acciones desconocidas, hacen que deba reducirse su


empleo en enología, sin que esto suponga prohibir completamente su uso.

3.6. Composición del vino Como componentes más importantes pueden contarse los siguientes: • Ácidos orgánicos. Los ácidos orgánicos del vino proceden por una parte de la propia uva (tartárico, málico, cítrico, ascórbico, oxálico, fumárico) y, por otra, de los procesos fermentativos (succínico, láctico y ácidos volátiles, especialmente acético). Todos estos ácidos dan lugar a la acidez de los vinos y son responsables más o menos directos del color, del espectro sensorial y del estado higiénico de los mismos. En especial, el ácido acético es el principal responsable de la acidez volátil del vino, parámetro utilizado para determinar el estado de conservación del mismo. • Azúcares. La relación glucosa/fructosa baja rápidamente durante la fermentación. La generalidad de las levaduras de los vinos hace fermentar más activamente la glucosa que la fructosa, lo que se traduce en un contenido residual menor de la primera que de la segunda, y la relación glucosa/fructosa pasa de 0,93 a aproximadamente 0,5. También existen azúcares no fermentables, como L-arabinosa, D-xilosa, D-ribosa y L-ramnosa. Entre los azúcares reductores de los vinos, existen pequeñas cantidades de heptosas y octosas. Sólo existen vestigios de holósidos, entre ellos melibiosa, además de sacarosa, maltosa, lactosa y rafinosa. Los polisacáridos tienen importancia por sus propiedades coloidales, y cuentan entre ellos glucosanas (polímeros de la glucosa), gomas (polímeros de galactosa, arabinosa, xilosa, etc.) y pectinas (polímeros del ácido galactourónico parcialmente esterificado con metanol). • Alcoholes. En todas las bebidas procedentes de la fermentación alcohólica, el componente mayoritario es el etanol o alcohol etílico. Junto a éste, los vinos contienen un cierto número de otros mono y polialcoholes. Tales sustancias no se encuentran originalmente en la uva, o se forman en el vino durante la fermentación. - Etanol. Es el producto más relevante de la fermentación de los hidratos de carbono (hexosas), aunque también se produce en pequeñas cantida-

des, por descomposición del ácido L-málico inducida por la levadura Schizosaccharomyces spp. Se le da atención especial, además de por ser el componente más abundante en los vinos después del agua, por sus propiedades fisiológicas (estudiadas posteriormente en este Capítulo), por su intervención química y fisicoquímica en el medio respecto a los restantes componentes, por su acción frente al desarrollo de microorganismos y por su importancia económica (comercio a granel). - Metanol. El alcohol metílico existe siempre en los vinos, a concentraciones que varían entre 36 y 350 mg/l. Se forma durante la fermentación pero sin relación alguna con ella, por hidrólisis de las pectinas (pectinas solubles y protopectinas) de la uva. La tasa de metanol se da en función de la importancia de la maceración de las partes sólidas de la vendimia; los vinos tintos tienen más que los rosados, y éstos más que los blancos. Los monoalcoholes son tóxicos, con una toxicidad que va en aumento al subir el número de átomos de carbono (el alcohol isoamílico es 18 veces más tóxico que el metanol). La toxicidad del metanol se considera de forma especial debido al fraude de los llamados licores compuestos (por mezcla de sus componentes y no por destilación de mostos naturales fermentados). El metanol se oxida en el hígado, por acción de una catalasa, a metanal y posteriormente termina la oxidación en ácido fórmico, final altamente tóxico, pues el metanoico (o ácido fórmico) bloquea la vitamina B12, afectando al nervio óptico y produciendo ceguera permanente antes de llegar a la dosis mortal. Su metabolismo es más lento que el del etanol; las alteraciones resultantes se advierten pasadas las 12-24 horas, y consisten en dolores violentos de vientre, vómitos, y “borrachera tranquila” sin alteraciones psíquicas. Después de 48 horas, queda en el organismo un 30% de la concentración inicial. Legalmente, la presencia de metanol en los vinos está limitada hasta un nivel máximo tolerable de 0,5 g/l. - Alcoholes superiores. Los alcoholes con más de dos átomos de carbono se denominan alcoholes superiores o “aceite de fusel”. Estos alcoholes están presentes en los vinos a dosis que oscila entre 150 y 500 mg/l. Tienen interés organoléptico en las bebidas alcohólicas, e influencia toxicológica; por esto último, se restringe su presencia. Por otro

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Capítulo 2.12.


lado, una bebida alcohólica sin alcoholes superiores se supone que está falsificada. • Polialcoholes. El vino contiene siempre algunos polialcoholes. La glicerina y el butano-2,3-diol (llamado antes “butilenglicol”) son productos secundarios importantes de la fermentación alcohólica. - Glicerol. El trialcohol C3H5(OH)3, glicerina o 1,2,3 propanotriol puro es un líquido incoloro, espeso, de sabor dulce y no tóxico. Se forma en los primeros momentos de la fermentación alcohólica. Es, después del agua y del alcohol etílico, el componente más abundante del vino. Por su sabor azucarado, similar al de la glucosa, contribuye en una modesta parte a que la suavidad del vino persista con sus primeras impresiones gustativas. Su papel edulcorante, sin embargo, es bastante débil. • Aldehídos. En la literatura, se indica la existencia de gran número de aldehídos en las bebidas fermentadas, pero solamente pocos son de importancia. El acetaldehído y el hidroxi-metil-furfural son los que generalmente están presentes en cantidades importantes. Además, existen otros aldehídos, en estado de vestigios que intervienen en el bouquet de ciertos vinos. - Acetaldehído. Las cuestiones referentes a este aldehído, a su presencia, a sus reacciones en el vino, a sus derivados, o a su dosificación, constituyen un problema importante en enología. Sus orígenes múltiples, su gran facilidad de reacción, su combinación rápida en frío con el ácido sulfuroso, sus propiedades organolépticas y las de sus derivados dotan de gran interés su estudio. En pureza es tóxico, de efectos fisiológicos muy desagradables, produce, nauseas, vómitos y dolores de cabeza. Su olor no es agradable, salvo en casos especiales y a pequeñas concentraciones. En los vinos del tipo “fino” de Jerez y de Montilla se encuentran concentraciones ocho o diez veces superiores a la considerada normal en un vino blanco, debido al metabolismo oxidativo de levaduras del género Saccharomyces y especies autóctonas durante la llamada crianza biológica, desarrollo en velo de las levaduras sobre el vino en envases de madera llamadas “botas”. • Ésteres. Los ésteres del vino se forman por reacción química durante el añejamiento, o por reacción enzimática durante las fermentaciones. Los esteres neutros, compuestos fundamentalmente por el acetato de etilo y el lactato de etilo, forma-

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dos sobre todo por vía biológica, aumentan poco por reacción química durante el añejamiento. Estos ésteres etílicos parecen desempeñar un papel limitado en las características organolépticas de los vinos sanos. El valor del acetato de etilo es importante, pues, contrariamente a la opinión general, es este éster, y no el ácido acético, el que da a los vinos alterados por la acescencia sus caracteres organolépticos propios. • Compuestos polifenólicos. La mayoría de estos compuestos proceden de la uva; sólo algunos, como el tirosol, se generan en la fermentación. El envejecimiento en madera también aporta pequeñas cantidades de estos compuestos. La cantidad presente en los vinos dependerá de sus niveles en la uva de partida y del proceso de vinificación. Los polifenoles y en especial los flavonoides están presentes fundamentalmente en la piel y las pepitas y son extraídos durante la vinificación, en especial en la maceración de los vinos tintos, dependiendo dicha extracción de numerosos factores como la temperatura, el tiempo de contacto, las técnicas de sombrero o remontado, la concentración de etanol, el pH, los rendimientos de prensado, y muchos otros factores. La característica química de todos ellos va a ser la de disponer en su molécula de algún anillo bencénico donde aparecen directamente unidos a carbonos del ciclo más de un hidroxilo (varias funciones fenol). Únicamente algunos compuestos fenólicos de la familia de los ácidos fenólicos no son polifenoles, sino monofenoles. Los grupos hidroxilo (OH-), al estar unidos a un anillo bencénico, presentan la posibilidad de que el doblete del átomo de oxigeno interaccione con los electrones del anillo, lo cual les confiere unas características especiales respecto a los alcoholes. Son más ácidos, presentan la posibilidad de formar puentes de hidrógeno inter o intramoleculares, forman complejos con distintos metales di o trivalentes y pueden formar ésteres. Estos compuestos fenólicos son importantes por diversas razones: proporcionan el color al vino (marcando diferencias fundamentales entre zumos, vinos blancos y vinos tintos), intervienen en oxidaciones junto con metales plurivalentes dando, por ejemplo, con el hierro la quiebra férrica azul, y son sustratos en la catálisis enzimática produciendo el pardeamiento de vinos blancos y provocando la quiebra parda u oxidásica, además de presen-


tar actividad fisiológica con posibles utilidades como alimentos funcionales. Según la estructura química, estos grupos fenólicos se pueden englobar en: 1. Compuestos no flavonoides. Esta denominación comprende los ácidos fenólicos, divididos en ácidos benzoicos (C6-C1) y ácidos cinámicos, portadores de una cadena lateral insaturada, pero también incluye a otros derivados fenólicos como los estilbenos. a) Ácidos fenólicos - Derivados del ácido benzoico: gálico, vanílico, protocatékico, elágico, siríngico. Poco abundantes en uva blanca, algo más en las tintas. En vinos, de 0,1 a 30 partes por millón (ppm), sobre todo los ácidos siríngico y vanílico en vinos tintos. - Derivados del ácido cinámico: p-cumárico, cafeico. En la uva blanca son poco abundantes, en tintas más. En vinos de 0,1 a 30 ppm. En barrica ascienden hasta 100 ppm en vinos tintos y hasta 5 ppm en los vinos blancos. - Otros fenoles no flavonoides. Entre éstos se encuentran fundamentalmente los derivados aldehídicos. Los derivados aldehídicos de estructura paralela a los ácidos benzoicos y cinámicos, como la vainillina, por ejemplo, se encuentran en vinos blancos que han sido añejados en madera, contribuyendo de forma apreciable a su aroma. El coniferaldehído es considerado como uno de los compuestos mayormente cedidos por la madera. La presencia del ácido elágico (dímero del ácido gálico) en el vino es debida a reacciones de oxidación, aunque otros autores indican que el ácido elágico proviene de la extracción de la madera de las botas. También es de destacar la presencia en la uva de resveratrol (3,5,4´-trihidroxiestilbeno) bajo forma trans y de su derivado glicosilado. En la Vitis, se aprecia su presencia en el hollejo (no se encuentra en la semilla), y su concentración depende de la variedad de Vitis (la Pinot noir es particularmente rica), desempeñando un cierto papel en la resistencia de ciertas bayas de uva a los ataques fúngicos. Dentro de este grupo, también cabe considerar las cumarinas, que están relacionadas estructuralmente con los ácidos cinámicos. Otros compuestos de este grupo encontrados en los vinos han sido el O-cresol y el tirosol; se ha demostrado que el tirosol es un constituyente

normal de todos los vinos, formado durante la fermentación alcohólica a partir de la tirosina que es sintetizada por las levaduras. 2. Flavonoides. Se caracterizan por un esqueleto de base de 15 átomos de carbono (C6-C3C6) de tipo 2-fenil-benzopirona. Esta gran familia se divide en varias subclases, que se distinguen por el grado de oxidación de su núcleo pirano. a) Derivados de la pirona - Flavonas. Los compuestos de esta familia han sido identificados en el hollejo de uva blanca. Éstos son la estilbina y la engelatina, cuyas estructuras han sido identificadas por resonancia magnética nuclear de emisión de protones, siendo sus concentraciones medias de 9 y 0,6 mg/kg de uva fresca, respectivamente. - Flavonoles (3-hidroxiflavonas): kenferol, quercetol, miricetol. Son el pigmento amarillo de la uva tinta. No existe en uva blanca ni en vino blanco. En vinos debe o puede estar presente hasta 15 ppm; desaparece en pocos meses, si bien esta caída es lenta en barrica. b) Derivados del pirilio (antocianos): delfinidina, cianidina, petunidina, pelargonina, peonina, malvina. Químicamente, son sales derivadas del ión 2-fenil-benzopirilo o flavilio. Poseen quince átomos de carbono, dispuestos en dos anillos bencénicos y un heterociclo central, oxigenado, piránico. Son los únicos pigmentos significativos en las uvas tintas. c) Derivados del pirano (flavanoles): taninos, al condensarse y crecer su peso molecular por encima de 500 Da. La piel de uva contiene 1,3 ppm de taninos, la pulpa 0 ppm, las semillas 1 ppm y el raspón 1,5 ppm. En el vino blanco existen 70 ppm en maceración muy corta y hasta 300 ppm en la larga; en los tintos hasta 3.000 ppm. - Flavanmonoles o catequinas (flavan-3-ol): catequinas, galocatequinas. Denominados también catecoles, tienen como estructura modelo la D-catequina. En esta estructura molecular hay dos carbonos asimétricos, el 2 y el 3, dando lugar en consecuencia a cuatro estereoisómeros: D- y L-catequina y D- y L-epicatequina. Por otra parte, si el carbono 5 tiene otro grupo hidroxilo, el resultado serán las galocatequinas y sus epímeros, es decir, D- y L-galocatequina y D- y L-epigalocatequina. Los vinos jóvenes pueden tener una media en catequinas de 250 mg/l, representando junto a los

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Capítulo 2.12.


Tabla 3. TANINOS (COMPUESTOS FENÓLICOS POLIMERIZADOS) DESCRITOS EN VINOS Y DENOMINADOS PROCIANIDINAS O PROANTOCIANIDINAS SEGÚN LOS COMPUESTOS QUE LIBERAN TRAS SU HIDRÓLISIS ÁCIDA Procianidinas Dímero B1 y B5 B2 y B6 B3 y B7 B4 y B8

Unidades base (-) epicatequina y (+) catequina (-) epicatequina y (-) epicatequina (+) catequina y (+) catequina (+) catequina y (-) epicatequina

Proantocianidinas Dímero

Unidades base

Unión

Configuración C4

B1

(-) epicatequina y (+) catequina

C4-C8

R

B2

(-) epicatequina y (-) epicatequina

C4-C8

R

B3

(+) catequina y (+) catequina

C4-C8

S

B4

(+) catequina y (-) epicatequina

C4-C7

S

leucoantocianos la mayor parte de los compuestos polifenólicos; también se han encontrado polímeros, dímeros o mayores (multímeros) de las catequinas en uvas. - Flavandioles (flavan-3,4 dioles) antocianógenos o leucoantocianos: leucocianina, leucodelfidina, leucopelargonina. Los antocianógenos, también denominados leucoantocianidinas y proantocianidinas, contienen la mayoría de ellos en su estructura molecular la del flavan-3,4 diol; es decir, equivalente a la estructura de las catequinas pero con un grupo hidroxilo adicional en el carbono 4. Por tanto, tienen tres carbonos asimétricos, y cada posibilidad de sustitución conduce a ocho isómeros. Se han identificado unas cinco leucoantocianidinas, siendo la leucodelfidina su principal componente, seguido a gran distancia de la leucopetunidina. • Taninos. Tradicionalmente, se denominaba taninos a los compuestos fenólicos polímeros, de pesos moleculares comprendidos entre 500 y 3.000, y que, además de gozar de las propiedades de los fenoles, precipitan los alcaloides, la gelatina y otras proteínas, por lo que desde antaño se han utilizado en el curtido de la piel. Según la polimerización sea entre unas moléculas elementales u otras, se tienen los taninos hidro-

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lizables o pirogálicos y los taninos condensados o pirocatequinas. De ambos grupos, sólo los segundos aparecen de forma natural en la uva y el vino. El nombre de taninos condensados ha perdurado durante años, por el desconocimiento que se tenía sobre la estructura y tipo de combinación química de estos compuestos. En la actualidad se tiende a sustituir esta denominación por la de procianidinas o proantocianidinas, según liberen respectivamente antocianidinas o cianidinas por hidrólisis ácida. En la Tabla 3 aparecen las cuatro procianidinas descritas y sus correspondientes diestereoisómeros (la hidrólisis ácida de estas sustancias produce una molécula de catequina y una molécula de antocianidina) y las proantocianidinas polímeras, que tienen una estructura análoga y de las que se obtienen por hidrólisis ácida mayor proporción de antocianidina. • Minerales. Los que se encuentran en el vino son cualitativamente los mismos que había en el mosto. Sin embargo, en el vino la concentración de potasio y calcio está siempre disminuida. Hay dos elementos notables por su toxicidad, si se encuentran en concentración anormalmente alta, nunca, en cualquier caso, por encima de 1 mg/l; son el plomo, que se presenta normalmente a concen-


Tabla 4. PRINCIPALES COMPONENTES CON IMPLICACIONES NUTRICIONALES EN EL VINO Características nutricionales del vino Alcohol (% vol/vol) .............................................................................................. 11,5 Azúcares (glucosa + fructosa) (g/l) ...................................................................... 1,5 Glicerina (g/l) ........................................................................................................ 7,0 Acidez total (g/l) .................................................................................................... 3,1 pH ......................................................................................................................... 3,35 Potasio (g/l) ........................................................................................................... 0,8 Calcio (mg/l) ...................................................................................................... 100 Aldehídos totales (mg/l) ...................................................................................... 20 Ácido tartárico (g/l) ................................................................................................ 2,5 Ácido láctico (g/l) .................................................................................................. 2,0 Polifenoles totales (en taninos) (g/l) ..................................................................... 3,65 Antocianos (mg/l) .............................................................................................. 210 Proantocianidoles (mg/l) ................................................................................... 150 Catequinas (mg/l) ............................................................................................... 50 Fuente: Cabanis JC, 1996.

Contenidos medios en vitaminas de mostos y vinos

Mostos Tiamina (vit. B1) (μg/l)

333

Vinos blancos 10

Vinos tintos 7,5

Riboflavina (vit. B2) (μg/l)

21

32

177

Piridoxina (vit. B6) (μg/l)

420

440

470

Cobalamina (vit. B12) (μg/l) Ácido pantoténico (μg/l) Ácido nicotínico (μg/l) Biotina (μg/l) Colina (mg/l) Mesoinositol (mg/l)

0,05

0,07

0,06

820

810

980

3.260

1.570

1.890

2,6

2,0

2,1

-

21

2

500

497

334

Fuente: Pynaud, 1989.

traciones entre 0,1 y 0,4 mg/l, y arsénico, a concentraciones de 0,01 a 0,02 mg/l. Causa de contaminación por plomo son las cápsulas de estaño que llevan plomo (en el envejecimiento en botella horizontal, al elevarse la temperatura el vino tiende a salir, y al bajar la temperatura, vuelve a entrar; esto ocurre con pequeñas porciones de vino, pero muchas veces en tiempos largos de conservación). Intoxicación grave puede producirse por consumo de vino refrigerado en serpentín de estaño que lleva plomo, o de plomo. Hoy en día, y gracias a la actuación de organismos como la OIVV, el contenido de plomo se ha rebajado mediante mo-

dificaciones tecnológicas (cápsulas de plástico, acero inoxidable, etc.) a unos niveles de entre 0,05 y 0,1 mg/l, muy por debajo del nivel de riesgo potencial. La Tabla 4 recoge los principales componentes con implicaciones nutricionales presentes en el vino.

3.7. Otros compuestos con implicaciones nutricionales y toxicológicas • Carbamato de etilo. Producto endógeno considerado como cancerígeno y que aparece en

417

Capítulo 2.12.


el vino por reacción entre la urea y el etanol. Prácticas como la adición de urea como estimulante del inicio de la fermentación, un exceso de fertilizantes nitrogenados, o el riego con aguas ricas en nitritos pueden aumentar los niveles de carbamato. Hoy existen tratamientos (a veces con más efectos secundarios) con ureasa para eliminar la urea del vino y evitar así la formación de carbamato de etilo. • Aminas biógenas. Se conocen en el vino más de veinte aminas biógenas. Su presencia siempre se relaciona con condiciones de falta de higiene en la elaboración, junto con la fermentación maloláctica y otras desviaciones bacterianas. La presencia de estas aminas es común a todos los productos fermentados, y su papel negativo está normalmente relacionado con la disminución de la actividad mono amino oxidasa. No obstante, en el caso de bebidas alcohólicas, el alcohol favorece la absorción intestinal de aminas, y sus efectos parecen potenciarse por la presencia de anhídrido sulfuroso. Existen numerosos programas de control y disminución de las tasas de estas sustancias, en especial de la histamina, como, por ejemplo, en vinos generosos andaluces. Pero con una buena higiene, el empleo racional del anhídrido sulfuroso (no sulfitar entre el final de la fermentación alcohólica y el final de la fermentación malo-láctica) para evitar el desarrollo de Pediococcus o Lactobacillus, obtener vinos con pH inferiores a 3,5 y la inoculación de flora seleccionada para realizar la fermentación malo-láctica, se reducen al máximo los niveles de dichas aminas biógenas. • Estireno. Producto endógeno formado durante la vinificación por descarboxilación del ácido cinámico propio del vino, pero puede igualmente proceder de la liberación del monómero a partir de las materias plásticas utilizadas en la fabricación o revestimientos de tanques de recepción de vino. Se cuestiona si su liberación puede verse favorecida por el contenido alcohólico del medio. No obstante, parece ser que son los metabolitos del estireno los realmente cancerígenos.

3.8. Conservación y envejecimiento Los vinos jóvenes poseen ciertas características transitorias de importancia fundamental. Están saturados de CO2 y, por tanto, en un estado 418

muy reducido, y además, se comportan como un sistema físico-químico extremadamente complejo, pudiendo responder a reacciones y equilibrios de todo tipo. Una multitud de reacciones diversas se desarrollan en cadena, produciéndose interacciones entre numerosos elementos químicos diferentes. Todos estos sistemas están sujetos a la influencia de parámetros que entran en la composición del vino, tales como el pH, el contenido de etanol y de SO2 y ciertas condiciones de conservación del vino, como son la temperatura y el contacto con el oxígeno. Hoy en día, con este envejecimiento se trata no sólo de conservar el vino, sino también de darle una serie de propiedades, sobre todo organolépticas, de gran calidad; así, la crianza tradicional (en madera), se ha convertido en una técnica de calidad de maduración de los vinos. Legislativamente, se establece una escala de calidad con las siguientes denominaciones: • Crianza, reserva y gran reserva, si cumplen un tiempo mínimo de envejecimiento (mayor en tintos que en blancos y rosados) con un periodo mínimo obligatorio en barricas de roble con capacidad máxima de 330 litros o en botella. Además, durante el envejecimiento en bota, la madera aporta al vino elementos aromáticos y gustativos particulares; los compuestos polifenólicos parecen ser aportados por la alcohólisis de la lignina, y son fundamentalmente p-vanillina, ácido vanílico, siringialdehído y escopoletina. Sucesivamente se van aportando al medio ácido gálico, ácido siríngico y ácido p-hidroxibenzoico, y los aldehídos phidroxibenzaldehído y coniferaldehído. Como sistema de envejecimiento especial utilizado en los vinos generosos andaluces, cabe mencionar la crianza biológica (con velo o flor), y la crianza oxidativa, ambas completadas con un sistema de homogeneización de las partidas y de clasificación denominado de “criaderas-soleras”, que determina a su vez una supervivencia del velo de flor de forma indefinida. El sistema de criaderas-soleras es un sistema particular de almacenamiento y renovación del vino, que hace que cada bota reciba vino de cada una de las que tiene encima. Cuando se realiza una extracción para la venta, ésta tiene lugar de la solera (la más cercana al suelo), de forma que la saca o extracción se distribuya en partes iguales de todas ellas, para dar


homogeneidad a la partida. El hueco dejado por el vino extraído, junto al producido por las “mermas”, es necesario reponerlo, y ello debe realizarse de las botas situadas inmediatamente encima, repartiendo a cada bota de abajo la misma proporción de cada bota de arriba, es decir, de la 1ª criadera. La reposición a ésta se realiza de la misma forma de la 2ª y así también de la 3ª. La reposición a esta última puede provenir de otra “andana” o de vino nuevo del año, según la vejez del vino a obtener.

3.9. Efectos fisiológicos de los compuestos fenólicos En 1955, Masquelier y su equipo, de la Facultad de Farmacia de Burdeos, aislaron los proantocianidoles (taninos condensados de la uva, mezclas de oligómeros y polímeros de catequina y epicatequina) y demostraron tras su administración a cobayas que se comportaban como factor vitamínico P, facilitando la acción de la vitamina C. En sus conclusiones indicaban que estos compuestos: 1. Facilitan la eliminación del colesterol sanguíneo. 2. Estabilizan las fibras de colágeno en las paredes arteriales: a) Impiden la síntesis excesiva de histamina (que aumentaría la permeabilidad capilar) e inhiben la histidina-descarboxilasa. b) Favorecen la biosíntesis de dicho compuesto en los pasos de hidroxilación de la prolina y la lisina previos a la formación de la triple hélice característica de esta proteína. c) Refuerzan los puentes interpeptídicos y aumentan, en conjunto, la resistencia y la elasticidad de las paredes arteriales. Posteriormente, se comprobó que estos proantocianidoles inhiben además la colagenasa (enzima responsable de la degradación del colágeno), redundando todo ello en la prevención de los accidentes cardiovasculares como el infarto de miocardio y evitando la formación de la placa de ateroma. Completando dichos estudios, Bourzeix (1993) comprobó propiedades antivíricas, bactericidas y en definitiva potentes acciones antioxidantes, inhibiendo, por ejemplo, la peroxidación lipídica, así como captadoras de radicales libres, que, por

ejemplo, están asociados al sistema microsómico de oxidación del etanol (MEOS) que se encuentra activado en enfermos alcohólicos (estudiado en el apartado de alcoholismo). No obstante, dichos trabajos (algunos de ellos ya con más de cuarenta años), han de ser revisados a la luz de las nuevas técnicas analíticas. Por otra parte, en 1979, el investigador británico St Léger publica en Lancet los resultados de un trabajo en el que relaciona en 18 países el consumo de diferentes bebidas alcohólicas y la tasa de mortalidad, sobre todo la asociada a cardiopatía isquémica. Dicha mortalidad por cardiopatía isquémica es más baja cuando el consumo, sobre todo de vino y en menor medida con otras bebidas alcohólicas, es más alto (confirmando la denominada “paradoja francesa”). En 1989, la OMS publicó los resultados del proyecto MONICA (estudio de ámbito mundial) de la incidencia de las enfermedades vasculares en países desarrollados, llegando a conclusiones similares. Tres años más tarde, con una metodología similar, Renaud concluye que los franceses presentan tasas más bajas de mortalidad por cardiopatía isquémica que lo que cabría esperar por su consumo de grasas saturadas. Estudios posteriores no parecen confirmar de forma tan evidente esta diferenciación entre bebidas y que la protección cardiovascular no esté sólo en relación directa del consumo moderado de alcohol, y llegan a la conclusión de que, aunque el conjunto de trabajos epidemiológicos está de acuerdo en indicar que un consumo moderado de vino ofrece cierta protección contra la aparición de cardiopatía isquémica, estos datos no confirman un efecto particular del vino respecto a otras bebidas alcohólicas. Sin embargo, otros estudios, muy abundantes en los últimos años, consideran que los compuestos fenólicos existentes en el vino (al igual que en frutas y verduras) ocupan un lugar importante en la “dieta mediterránea”, y que el efecto especial del vino abarca el conjunto de beneficios de este grupo de compuestos químicos (ver Capítulo 1.20). También hay que considerar el efecto sinérgico del alcohol (comprobado in vitro) en la inhibición por los flavonoides de las enzimas que rigen la síntesis de las prostaglandinas y los tromboxanos, así como el efecto antioxidante potenciador de sustancias como el ácido cítrico, el ácido má-

419

Capítulo 2.12.


lico o el ácido tartárico, considerados antioxidantes secundarios (en combinación con metales de transición). En la actualidad existen numerosos grupos de investigación trabajando en el estudio de los efectos fisiológicos de las sustancias fenólicas existentes en vino tanto in vitro como in vivo. Efectos que en la mayoría de los casos son a nivel de laboratorio (sistemas modelo) y que pasamos a describir más detalladamente: • Acción cardioprotectora. In vitro, ejercen un efecto vasodilatador, antiagregante plaquetario e hipolipemiante. El mecanismo de acción se supone que puede estar relacionado con la capacidad antioxidante de dichos compuestos. Los flavonoides inhiben la ciclooxigenasa y la lipooxigenasa de plaquetas y macrófagos, siendo inhibidores de la agregación plaquetaria y, como tales, podrían reducir la tendencia protrombótica in vivo. El resveratrol (ambos isómeros) y otras sustancias similares se han mostrado capaces de inhibir la agregación plaquetaria inducida por colágeno in vitro, además de ser capaces de evitar la adhesión de monocitos al endotelio. A su vez, el vino (especialmente el tinto), así como el zumo de uva no fermentado y los extractos del hollejo, producen una vasodilatación endotelial a través de un mecanismo de acción que favorece la producción de óxido nítrico (el antiguo “factor relajante endotelial”). Numerosos ensayos han demostrado la acción relajante sobre el tejido vascular de compuestos como el kaempferol, la quercetina, la rutina o el resveratrol. Además, el resveratrol (raíz de Polygonum cuspidatum) se utiliza desde hace años en China para el tratamiento de la aterosclerosis; parece que esta sustancia promueve un aumento del cociente HDL/LDL, así como una reducción de los triglicéridos en plasma y una inhibición de la peroxidación lipídica hepática. • Acción antioxidante. Inhiben la oxidación de las LDL e inhiben la peroxidación lipídica. De todos, parece ser que son los flavonoides, al ser menos polares que las especies libres, los que pueden atravesar las membranas biológicas. Se comprobó que la acción inhibitoria de la oxidación de lipoproteínas se producía tanto in vitro como in vivo y que el extracto fenólico de vino tinto presenta una actividad antioxidante de las LDL más potente que el α-tocoferol, observándose que los más potentes eran la catequina, la epicatequina

420

y la miricetina, aunque otros autores han encontrado mayor capacidad antioxidante incluso en el resveratrol (pero en sistemas modelo con oxidación inducida por cobre), pero presentaba menor efectividad como quelante de radicales libres. No obstante, la mayoría de estos estudios, midiendo los dienos conjugados formados, eran provocados con iones Cu2+, en comparación con el antioxidante de referencia α-tocoferol. Estos ensayos son considerados hoy día muy agresivos y no se dan nunca en el organismo humano. Actualmente, se intenta identificar los metabolitos que alcanzan las LDL (en función de su hidrosolubilidad) y determinar el tiempo que permanecen fijados. Hay que señalar que la capacidad antioxidante de los polifenoles respecto a las LDL depende de la cantidad de vitamina E que posean éstas. Aunque los mecanismos de inhibición de la peroxidación lipídica aún no están totalmente aclarados, se ha comprobado que los compuestos fenólicos del vino inhiben la peroxidación lipídica catalizada por mioglobina, citocromos e iones ascorbato, acción equivalente a la de la superóxido dismutasa. Los flavonoides, in vitro, atrapan los radicales hidroxilo y superóxido y presentan acción quelante de metales. Este efecto es más rápido y más potente en el vino tinto que en el blanco. • Efecto antiinflamatorio. Los flavonoides inhiben la ciclooxigenasa (enzima que media en la síntesis de prostaglandinas) y la lipooxigenasa de plaquetas y macrófagos, siendo inhibidores de la agregación plaquetaria y, como tales, podrían reducir las tendencias trombóticas in vivo. El resveratrol (ambos isómeros) ha demostrado ser capaz de inhibir la agregación plaquetaria inducida por colágeno in vitro y de evitar la adhesión de monocitos al endotelio. • Acción anticancerígena. La capacidad de los polifenoles para actuar contra los radicales libres y su capacidad antioxidante se esgrime a menudo para justificar sus efectos positivos sobre la mutagénesis y la carcinogénesis experimental. El compuesto quizás más estudiado por su acción anticancerígena ha sido el trans-resveratrol, que parece ser el responsable de la inhibición de ciertas kinasas. En ratones, se ha demostrado su capacidad quimiopreventiva frente al cáncer en las tres etapas (iniciación, promoción y progresión).


Otro derivado glicosilado de los estilbenos (piceatamol) es un conocido inhibidor de tirosina kinasas y es activo como agente antileucémico. Las proantocianidinas también se han relacionado, tanto in vitro como en ratas, con la prevención de diversos tipos de cáncer, y en la actualidad están abriéndose numerosas líneas de investigación sobre muy diversos tipos de sustancias fenólicas. Así, parece ser que los flavonoides bloquean y/o inhiben una serie de enzimas claves en el proceso de síntesis de DNA, de modo que inhiben la proliferación celular y podrían tener aplicación en cáncer de piel o de mama. El ácido elágico, al igual que el tirosol, han demostrado in vitro inhibir procesos cancerígenos provocados por sustancias químicas (aminas aromáticas, aflatoxinas, nitrosaminas). • Biodisponibilidad de los compuestos fenólicos. De todos los grupos fenólicos del vino, los flavonoides están cuantitativamente más en condiciones de realizar estas acciones, y de ellos, los flavonoles poseen in vitro una actividad biológica notable, incluso aunque sus concentraciones son bajas en el vino. La estructura de estos flavonoles (heterociclo no saturado plano) puede presentar numerosas interacciones con proteínas, inhibiendo la actuación de enzimas como las oxidorreductasas, xantina oxidasa, ciclooxigenasa, lipooxigenasa, etc., lo que les confiere la mayoría de las actividades estudiadas anteriormente. Además, y como propiedad común a todos los flavonoides, tienen capacidad quelante de metales y por lo tanto antioxidante. Los ácidos fenólicos con acciones antisépticas y antioxidantes, se encuentran en concentraciones realmente interesantes, superiores a 20 mg/l, sin olvidar que una posible fuente de estos compuestos puede ser la metabolización de los flavonoides por la microbiota digestiva. Estos resultados descritos in vitro los hacen muy interesantes para su aplicación en estudios biológicos reales, pero es necesario tener en cuenta que la información disponible sobre absorción, biodisponibilidad y metabolismo de este grupo de sustancias es actualmente insuficiente. Los experimentos con animales han permitido sugerir vías de metabolización para algunos compuestos, pero es todavía necesario un mayor estudio e identificación de los correspondientes metabolitos en plasma y orina tras la administración de

los alimentos o bebidas que contienen estas sustancias a humanos. Los estudios ya realizados sugieren modificaciones bioquímicas en los distintos tejidos (glucuronidación, sulfatación, metilación e hidroxilación), siendo necesario determinar la acción fisiológica de estos metabolitos con el fin de conocer su función en la prevención de enfermedades. Además, se ha observado que la microbiota intestinal desempeña un papel importante en la modificación de algunos polifenoles (p. ej., formación de algunos ácidos mono y dihidroxibenzoicos a partir de catequina y quercetina). Todo esto ha hecho que hoy día se haya intentado rescatar el gran papel funcional de ciertos ácidos hidroxicinámicos y benzoicos, frente a los polifenoles más complejos y tantas veces repetidos como la quercetina o los taninos condensados (catequina y epicatequina). Resumiendo, y según la doctora Carmen de la Torre (pionera en España en el estudio de este grupo de compuestos), “Se ha hablado con poca prudencia y (...) muy alegremente de vino y salud (...), del mismo modo que no nos valen posturas inflexibles que lo menosprecian sólo por contener alcohol. Siempre hemos intentado dejar claro que el vino no es un medicamento, sino un alimento (...) y se convierte en nutriente porque actúa como vehículo para una serie de biofactores, cuya presencia nadie puede negar”.

4. Bebidas espirituosas, destiladas o de alta graduación 4.1. Generalidades Desde el punto de vista legal, se entiende por bebida espirituosa el líquido alcohólico destinado al consumo humano, de caracteres organolépticos especiales y con un grado alcohólico mínimo de 15% vol/vol, y obtenido: 1. Directamente por destilación, en presencia o no de aromas, productos naturales fermentados y/ o por maceración de sustancias vegetales y/o aromas, azúcares u otros productos edulcorantes. 2. Por mezcla de una bebida espirituosa con otra bebida espirituosa o alcohol u otras bebidas alcohólicas.

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Capítulo 2.12.


4.2. Historia Las bebidas destiladas se pueden elaborar a partir de cualquier fuente que contenga etanol; para su obtención es necesaria la destilación, proceso conocido en China muchos siglos antes del nacimiento de Cristo, y que fue mejorado por los químicos árabes que aprendieron el arte y fueron quienes diseñaron el primer destilador verdaderamente eficaz, el alembic. Los alquimistas europeos creyeron que el destilado era un nuevo elemento (agua de la vida) por lo que se consideró que los destilados poseían propiedades medicinales. El consumo de este tipo de bebidas se extendió durante las epidemias que azotaron Europa y, en 1506, el rey Jacobo IV de Escocia otorgó al gremio de los cirujanos barberos la prerrogativa exclusiva para destilar el agua de la vida. La destilación consiste en la separación de los componentes de una solución en función de su volatilidad en el punto de ebullición (punto de destilación). En la práctica, esto se consigue mediante el uso de una columna fraccionadora o de rectificación (torre con una serie de platos), que enriquece el vapor con el compuesto más volátil de forma continua, condensando el vapor y vaporizando el líquido repetidamente.

4.3. Definiciones y tipos A continuación se clasifican los principales tipos de bebidas alcohólicas. Dicha clasificación aparece esquematizada en la Tabla 5. 1. Alcoholes destilados. Aquellos cuya graduación alcohólica está comprendida entre 80 y 96% vol/vol. Según las materias primas y el sistema de obtención tenemos: • Destilados de vinos. • Destilados de cereales. • Destilados de orujos. 2. Alcoholes rectificados. Aquellos que han sido obtenidos por destilación y rectificación de aguardientes y alcoholes destilados y su riqueza alcohólica sea igual o superior a 96% vol/vol. Según graduación y tratamiento se habla de: a) Aguardientes simples. Los líquidos alcohólicos obtenidos que proceden de la destilación de materias vegetales previamente fermentadas. Su graduación alcohólica será > 30% y < 80%

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Tabla 5. CLASIFICACIÓN DE LAS PRINCIPALES BEBIDAS ALCOHÓLICAS OBTENIDAS POR DESTILACIÓN Bebidas alcohólicas destiladas

Alcoholes destilados (80-96% vol/vol) • Destilados de vinos • Destilados de cereales • Destilados de orujos Alcoholes rectificados (> 96% vol/vol) • Aguardientes simples: - Holandas o aguardientes • Aguardientes complejos: - Brandy - Whisky - Ron - Ginebra - Anís Licores • Vodka • Tequila • Cremas • Anisete • Pacharán • Otros: kirsch, pastis, marrasquino, licor de frutas, licor de café, té o cacao, bitter, arrak, fernet, advocaat, curaçao, pippermint

vol/vol. Estos aguardientes, según las materias primas empleadas y los sistemas de obtención, se denominan holandas o aguardiente de dicha materia prima: de vino, de orujo, de caña, de melaza de caña, de frutas, de sidra, de cereales, etc. b) Aguardientes complejos. Los obtenidos a partir de aguardientes simples naturales redestilados con materias vegetales y añejados. Según materia prima y proceso de elaboración tenemos: • Brandy. Elaborado a partir de holandas de vino y envejecido en barricas de roble. • Whisky. Elaborado a partir de destilado de cereales con adición de aguardientes de malta y envejecido en barricas de roble. • Ron. Aguardiente de caña y/o melazas y envejecimiento en roble o cerezo. Éste puede ser:


- Según tonalidad: blanco, dorado. - Según tiempo de envejecimiento: añejo (envejecido 1 o mas años), viejo (envejecido 3 o más años). - Según concentración de azúcares: dulce, escarchado (sobresaturado de azúcar cristalizado) y aguardiente de caña (diluido con agua para rebajar su grado alcohólico). • Ginebra. Alcoholes de cereales destilados con bayas de enebro (Juniperus comunis), también llamado “matalahuga” o “matalauva”. La graduación alcohólica estará comprendida entre 38 y 50% (vol/vol). • Anís. Aguardiente obtenido: - Por destilación de macerados alcohólicos de anís (Pimpinella anissum). - Por dilución de aceites esenciales obtenidos del anís o de la badiana (anís estrellado). Se clasifica según grado alcohólico y concentración en azúcares en: extraseco, seco, semidulce, dulce y escarchado (azúcares a saturación). 3. Licores. Obtenidos por: a) Maceración en alcohol de materias vegetales aromáticas y posterior destilación. b) Por adición de extractos a los alcoholes o aguardientes o por combinación de ambos. Pueden estar coloreados o no y endulzados con sacarosa, azúcar de uva, mosto o miel, hasta una concentración superior a 100 g/l y con un grado alcohólico entre 30 y 55% vol/vol. Como ejemplos, pueden mencionarse: • Vodka. El sustrato para su fermentación son cereales o patata, con tratamiento del destilado con carbón de leña en polvo que elimina la mayor parte de los compuestos volátiles indeseables hasta alcanzar una graduación alcohólica entre 38 y 50% vol/vol. • Tequila. Aunque se conoce por este nombre (localidad mexicana donde se elabora el más famoso), realmente su nombre es el de mezcal, nombre popular del corazón del agave (palabra que en azteca significa admirable y que corresponde a una planta de grandes y carnosas hojas y de la que prácticamente se aprovecha todo), o “magüey” tequilero, capaz de segregar un líquido dulce que se cuece y se deja fermentar y, tras su destilación, alcanza un grado alcohólico superior a 38% vol/vol. • Cremas (leche concentrada o nata y aguardientes compuestos). • Anisete (anís con graduación alcohólica entre 25 y 30% vol/vol y una concentración en azúcares superior a los 400 g/l).

• Pacharán (por maceración y/o destilación de endrinas y con 24-30% vol/vol de alcohol). • Otros: kirsch (cereza), pastis (anís y sustancias vegetales), marrasquino (cerezas), licor de frutas (frutos o partes de ellos), licor de café, de té o de cacao, bitter (amargo con naranjas), arrak (arroz), fernet (distintas hierbas), advocaat (yema de huevo), curaçao (naranjas amargas y/o otras sustancias vegetales), pippermint (maceración y/o destilación de la Mentha piperita)...

4.4. Brandy Según la UE, es una bebida espirituosa de 36 a 45% vol/vol, obtenida a partir de aguardientes y destilados de vino, y envejecida durante más de 1 año en vasijas de roble de capacidad superior a 1.000 litros, o durante más de 6 meses si son de capacidad inferior. Si el aguardiente obtenido procede de uvas blancas de las viñas de la Charente (Francia), ha envejecido en barriles de roble del Limousin o Tronçais y tiene una graduación mínima de 40% vol/vol, se le denomina coñac. La destilación se realiza según el método charentais (caldera principal denominada Chauffe-vin, de cobre e incrustada en un horno de ladrillo alimentado con carbón, cuello de cisne y segunda caldera o “timbre”). El armañac tiene un sabor parecido al del coñac y sólo puede elaborarse en el Alto y Bajo Armañac y en Ténarèze (Francia). La destilación, a diferencia del coñac, es simple y con un destilador continuo especial llamado Armañac. En España, se elabora brandy en Andalucía (brandy de Jerez) con el 90% de la producción (siendo la primera bebida espirituosa en producción en España) y en Cataluña. Existen referencias documentales que acreditan la destilación de aguardientes en el área de Jerez desde el siglo XVI (si bien todos coinciden en que este aguardiente era utilizado para encabezar vinos). Cuenta la leyenda que, en 1850, un pedido que los cartujos franceses necesitaban para su chartreuse, se anuló en último momento, quedándole aguardiente en las barricas y almacenado, casi olvidado en la bodega. Al cabo de un tiempo, se observó que esta partida almacenada iba mejorando, desarrollando un gusto especial y un color diferente. Comienza entonces a aplicarse el siste-

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Capítulo 2.12.


ma de soleras para homogeneizar este aguardiente. Posteriormente este aguardiente envejecido se comercializó y alcanzó gran fama. Lo que sí está demostrado, es que el principal mercado era Holanda, desde donde se redistribuía a muchos lugares. De hecho, el término “brandy” procede de la adaptación de la palabra holandesa brandewjn, que significa vino quemado. La destilación de los vinos de la variedad Airen (95%), procedente hoy en día fundamentalmente de La Mancha y Extremadura, y de la variedad Palomino, se realiza sin sus lías mediante alambiques de cobre denominados alquitaras. Es una destilación simple, obteniéndose un aguardiente llamado Holanda con una concentración en alcohol de menos del 65% vol/vol. Este aguardiente se envejece en botas de roble americano con capacidad entre 250 y 600 litros y que han sido envinadas durante al menos tres años con vinos de Jerez, y se envejece por el sistema de criaderas y soleras típico de esa región vinícola. Existen tres tipos de Brandy de Jerez: Solera (1 año mínimo de reposo), Solera Reserva (3 años mínimo) y Solera Gran Reserva (10 años o más).

4.5. Whisky Es el aguardiente compuesto obtenido por mezcla de aguardientes de malta y destilado de cereales, previamente envejecidos por separado en recipientes de roble durante el tiempo y en las condiciones ambientales de temperatura y humedad debidas. Para obtener la malta, la cebada es sometida a un proceso de germinación y posteriormente a otro de tueste por los gases procedentes de la combustión de turba y carbón de cok o carbón vegetal, aire caliente o cualquier otro procedimiento autorizado. De la malta se obtiene por infusión un mosto dulce, que se somete a fermentación mediante la adición de levadura seleccionada para posteriormente someterlo a una doble destilación (con separación de cabeza, cuerpo y cola) obteniendo el aguardiente de malta. Por otra parte, los cereales empleados se someten a un proceso de cocción mediante vapor en tanques cerrados herméticamente (gelatinización y disgregación del almidón), agregándole posteriormente la malta de cebada en una proporción

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no inferior al 3% y sometiendo el mosto obtenido a fermentación con cepas seleccionadas que se destilan en columnas de platos eliminándose la cabeza y la cola. Tanto el destilado de cereales como el aguardiente de malta son sometidos a un proceso de envejecimiento mínimo de cuatro años en barricas de roble previamente acondicionadas (eliminación de taninos) con vino blanco, alcoholes naturales aptos para consumo alimentario o cualquier otra bebida alcohólica que no de olores o sabores extraños al whisky. El producto final contiene un mínimo del 25% del alcohol absoluto procedente del aguardiente de malta, su graduación alcohólica es > 42% y < 58% vol/vol, y el extracto seco no excede del 3% en peso del producto. Las principales denominaciones de whisky son: • Scotch malt: elaborado con cebada malteada y ahumada con turba, destilación doble con alambique y envejecimiento en toneles de roble quemado un mínimo de 3 años. • Scotch grain: con maíz o trigo y una pequeña cantidad de cebada malteada y no ahumada. Destilación continua y envejecimiento en toneles de jerez usados, como mínimo durante 3 años. • Irish malt: elaborado con cebada sin maltear y sin ahumar y malta de cebada. Destilación triple en alambiques. Envejecimiento igual al anterior. • American Bourbon: maíz, centeno, cebada malteada y sin ahumar. Destilación continua y envejecimiento mínimo de 1 año.

4.6. Composición y valor nutricional La característica esencial de estas bebidas es la alta graduación alcohólica y, por lo tanto, el riesgo de intoxicación etílica en función sobre todo de la ingesta y del intervalo de tiempo en el que se produce dicha ingesta. Energéticamente hay que considerar, junto al alcohol, la alta concentración en azúcares de los licores, así como los azúcares aportados por las bebidas refrescantes con las que se suelen consumir, siendo en todos los casos esta energía considerada como “calorías vacías”. Por último, aunque los procesos de destilación (en general, doble destilación) eliminan sustancias con posibles efectos secundarios, sí hay que tener-


las en cuenta sobre todo en bebidas espirituosas de un origen no muy definido (botellón).

5. Otras bebidas 5.1. Sidra Bebida resultante de la fermentación alcohólica total o parcial de manzana fresca o de su mosto. Su graduación alcohólica será superior a 4% vol/vol. Para la utilización del término “Natural” debe ser sin adición de azúcar al mosto; el anhídrido carbónico debe ser de origen endógeno exclusivamente, y su graduación alcohólica adquirida será superior a 4,5% vol/vol. La manzana de sidra se caracteriza por su alto contenido en compuestos fenólicos, lo que le confiere el amargor característico y hace de la sidra una bebida con posibles efectos beneficiosos sobre las enfermedades cardiovasculares. Su proceso de elaboración es similar al del vino. El grado alcohólico es algo inferior al del vino (se parte de una concentración inferior en azúcares), estando su grado alcohólico comprendido entre 4 y 6% vol/vol. Una vez fermentado el mosto y sulfitado, se somete a una maduración de aproximadamente 5-6 meses y se le adiciona el anhídrido carbónico. La sidra comercial embotellada es siempre estabilizada por pasteurización o filtración esterilizante. Desde el punto de vista nutricional, su tratamiento es similar al vino, y aunque su grado alcohólico es inferior, se suelen consumir mayores cantidades.

5.2. Sangría Bebida derivada del vino elaborada en España, preparada a partir de vino tinto (en una proporción superior al 50%), agua natural o carbónica, con zumos, extractos o esencias naturales de frutos cítricos y con adición o no de azúcares. El grado alcohólico del producto final estará comprendido entre el 7 y el 12% vol/vol. Se denominará sangría-zurra si se añaden a la sangría aguardientes o licores, y clarea si se realiza con vino blanco.

La Tabla 6 recoge un resumen del contenido de nutrientes y el valor calórico de las principales bebidas alcohólicas, según Jiménez et al. (2000).

6. Implicaciones nutricionales del alcohol 6.1. Implicaciones sociales del consumo de bebidas alcohólicas No hay tribu, etnia o cultura que no conozca la fermentación y sus efectos, o los de otras sustancias con efectos alucinógenos como “Plantas locas”, “Pulgones”, etc., que eran utilizadas para tener valor en la caza, o asociadas a ritos de fecundidad (Neolítico). Su consumo constituía un fuerte elemento de identidad con sus referencias a los hombres y a las religiones panteístas: ceremonia de Hathor y Ra (Egipto), Lot, moabitas y amitas (Génesis IX), misterios dionisiacos y las orgías, Plutarco, y las borracheras de Alejandro Magno (antigua Grecia), Bacanasía, fiestas de Saturno (Roma). Su abuso provoca la embriaguez, que estaba tolerada a los dioses, a los poetas y a los filósofos de la Antigüedad. Los casos de abuso eran habituales, no suponían una amenaza para la supervivencia y no acarreaban ningún problema social; había una mayor incidencia en las clases altas y era común tanto a sociedades cazadoras como agrícolas, para, en definitiva, no ser considerado negativo para la salud. En España, al igual que en otros países, el alcohol ha sido una sustancia inserta en la cultura, tanto en los ritos religiosos del catolicismo como en la alimentación, y de un modo especial el vino, fuertemente arraigado en la cultura mediterránea. Desde la perspectiva social, el consumo de alcohol muestra sus peculiaridades propias, como consecuencia de las transformaciones sociales y en ocasiones de circunstancias asociadas, que han dado lugar a la percepción de riesgo y problema social entre los ciudadanos. Hasta la década de los setenta del siglo pasado, esta sustancia solía beberse en familia y el “rito de iniciación”, que marcaba el paso del niño a la edad adulta, tenía lugar en este contexto. Además, en la sociedad rural, el alcohol solía utilizarse entre los agricultores para

425

Capítulo 2.12.


Tabla 6. ENERGÍA Y CONTENIDO DE NUTRIENTES POR 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE Bebida

Energía (kcal)

Proteínas (g)

HC (g)

Na (mg)

K (mg)

Ca (mg)

Mg (mg)

Fe (mg)

50

-

-

-

-

-

30

-

-

-

-

-

0,15

8

80

20

7

20

0,5

-

Aguardiente

280

0

Anís

312

0

Cava

65

-

Cerveza negra

37

0,3

4

2,9

3

57

12

5

0,08

Cerveza rubia

45

0,4

4

3,2

3

40

8

5

0,08

30

Brandy

243

0

-

35

-

40

-

-

-

Ginebra

244

0

-

35

-

-

-

-

-

Ron

244

0

-

35

-

-

-

-

-

Sidra seca

35

-

0

5

6

150

5

4

0,2

Sidra dulce

33

-

5

1,8

6

150

5

4

0,2

Vermut dulce

160

0,3

14

15

-

-

-

-

-

Vino de mesa

70

-

9

80

20

7

20

0,1

Vino Jerez dulce

160

0,3

14

15

-

-

-

-

-

Vino Oporto

160

0,3

14

15

-

-

-

-

-

Whisky

244

0

35

-

-

-

-

-

2,1

-

comenzar la labor diaria, y en torno al mismo se reunían en los bares los hombres, una vez terminada la jornada. Fue en el año 1952 cuando Jellineck expuso por primera vez la idea de que el alcoholismo era una enfermedad. El desarrollismo de la década de los 60 significó la introducción de numerosos cambios económicos y sociales en nuestro país. La sociedad rural, en la que la familia extensa desempeñaba un papel prioritario, es sustituida por la nueva sociedad urbana e industrial en la que la familia “nuclear” no disponía de espacio ni de recursos para atender la problemática desencadenada por el alcoholismo. Además, esta cuestión es abordada desde el campo científico con un alto nivel de análisis y preocupación, especialmente desde la psiquiatría y la medicina, y emerge vinculado a él un importante movimiento social (Socidrogalcohol, Alcohólicos Rehabilitados, Asociaciones de Ex Alcohólicos, etc.).

426

Etanol (g)

La OMS acuñó, en 1976, el concepto de “síndrome de dependencia del alcohol” en sustitución del término alcoholismo, definiéndolo como “un estado psíquico y habitualmente también físico resultante de tomar alcohol, caracterizado por una conducta y otras respuestas que siempre incluyen compulsión por tomar alcohol de manera continua o periódica con objeto de experimentar efectos psíquicos y, algunas veces, para evitar molestias producidas por su ausencia, pudiendo estar o no presente la tolerancia”. La Carta Europea sobre el alcohol considera que el papel de esta sustancia en la nutrición y la salud es complejo y depende de la dosis y de la forma de utilización. Hay quienes creen que conviene hacer una distinción entre las distintas bebidas alcohólicas, y preconizan que el vino, junto a la cerveza, deben ser consideradas como alimentos de gran implantación en la cultura mediterránea ya que poseen otros componentes beneficiosos para la salud, frente a las bebidas destiladas de alto grado alcohólico.


Tabla 6. ENERGÍA Y CONTENIDO DE NUTRIENTES POR 100 g DE PORCIÓN COMESTIBLE (cont.) Bebida

Zn (mg)

P (mg)

Cu (μg)

Vit. C (mg)

Vit. B1 (mg)

Vit. B2 (mg)

Vit. B6 (mg)

Ác. nicotínico (mg)

Vit. B12 (μg)

Aguardiente

-

-

-

0

0

0

0

0

0

Anís

-

-

-

0

0

0

0

0

0

Cava

0,3

20

-

0,5

0,01

0,05

0,2

0,2

0,2

Cerveza negra

0,02

15

-

-

0,01

0,03

0,08

0,8

0,14

Cerveza rubia

0,02

11

8

-

0,001

0,002

0,05

0,6

0,14

Brandy

-

-

-

0

0

0

0

0

0

Ginebra

-

-

4

0

0

0

0

0

0

Ron

-

-

50

0

0

0

0

0

0

Sidra seca

-

7

-

-

-

-

-

-

-

Sidra dulce

-

7

-

-

-

-

-

-

-

Vermut dulce

-

-

-

-

-

-

-

-

0

Vino de mesa

0,3

20

30

0,5

-

0,2

0

0,01

0,05

Vino Jerez dulce

-

-

-

-

-

-

-

-

0

Vino Oporto

-

-

-

-

-

-

-

-

0

Whisky

-

-

20

0

0

0

0

0

0

HC: hidratos de carbono. Fuente: Jiménez et al. Novartis Consumer Health, SA, 2000.

Resumiendo, se podría decir que los efectos del consumo de alcohol dependen de la cantidad ingerida, de la forma de consumo, del estado nutricional y de salud del organismo y de las diferencias individuales. Su consumo no debe ser alentado de forma generalizada, puesto que la relación riesgo/beneficio depende de cada individuo. No obstante, en muchas ocasiones, desde el punto de vista social, la alarma se genera no tanto por las consecuencias sanitarias sino por otros aspectos vinculados a su abuso: los accidentes de tráfico entre los más jóvenes; el ruido y la suciedad en las calles y la depreciación de zonas urbanas; la violencia doméstica, etc. Las últimas encuestas realizadas en España por el Plan Nacional contra la Droga del Minis-

terio del Interior y la Junta de Andalucía y Extremadura ponen de manifiesto, entre otras cosas, que: • Cada vez el consumidor se inicia antes y los primeros contactos con el alcohol se producen entre los 10 y 12 años. • Hay un gran número de bebedores esporádicos de una o dos veces por semana y normalmente del fin de semana. • Consumen normalmente en espacios públicos en un contexto de diversión. • Uno de cada cinco españoles confiesa haber abusado del alcohol alguna vez en el último año. • Ha aumentado el consumo en la mujer. Además, se ha observado un aumento en el consumo de bebidas destiladas de alta graduación y de

427

Capítulo 2.12.


Figura 3. Evolución del consumo mundial de bebidas alcohólicas por grupos de países. Fuente: Proy. Bulletin de L’OIV, 1988.

cerveza, incluso en países tradicionalmente bebedores de vino (Figura 3). Una persona adulta es capaz de metabolizar aproximadamente de 5 a 6 gramos de alcohol/hora, o hasta 160 g/día según otros autores. La capacidad oxidativa del hígado de un individuo sano es del orden de 0,7 g/kg de peso/día, y de 0,5 g/kg/día para la mujer, lo que supondría 50 g de alcohol etílico/día en el hombre y 36 g/día en la mujer. Para convertirlo en unidades de bebida, y considerando 0,8 g/ml la densidad del alcohol absoluto, se utilizan cuadros como el de la Figura 4. Otras fuentes, señalan que el riesgo aumenta a partir de 14 unidades semanales de bebida (la unidad es de 8-10 g de alcohol puro) en la mujer y a partir de 21 unidades en el hombre.También es peligrosa la ingesta ocasional de cinco o más unidades de una sola vez. La Asociación Americana de Medicina recomienda una a dos “copas” por día, que suponen 350 ml de cerveza, 150 ml de vino o 52 ml de bebidas destiladas, teniendo en cuenta, además, el tiempo de seguridad entre consumiciones sucesivas y procurando beber junto con la ingestión de alimentos.

428

La dosis cirrogénica de alcohol oscila entre 100 y 180 g/día durante 10-25 años para el hombre, dependiendo de la sensibilidad individual, y tres veces menor en mujeres. Los niveles de alcoholemia, a efectos penales y de conducción de vehículos, en los distintos países suele ser de 0,5 a 1 g/l, con una clara tendencia a su disminución. En resumen, y desde el punto de vista nutricional, la influencia del alcohol sobre el estado nutricional de un individuo es muy difícil de establecer, ya que va a depender de múltiples condicionantes: • Factores genéticos (predisposición). • Calidad y cantidad del alcohol. • Periodos de consumo. • Estado y grado de nutrición del individuo, ya que la ausencia de determinados nutrientes o su utilización por determinados órganos, como hígado o páncreas, van a ser determinantes de los posibles daños tisulares y de la aparición de patologías.

6.2. Metabolismo del alcohol El alcohol tiene un contenido energético de 7 kcal/g, valor intermedio entre el de los lípidos y


Figura 4. Cálculo de la ingesta de alcohol y de las principales recomendaciones nutricionales y toxicológicas.

el de los hidratos de carbono y el de las proteínas. Es una molécula de bajo peso molecular y carácter anfolítico que se absorbe en el tracto digestivo por difusión pasiva a través de las mucosas (bucal, esofágica, gástrica e intestinal) en función de la superficie de contacto y de su vascularización, lo que explica el retraso en la aparición del pico de alcohol en sangre tras la comida. La mayor concentración se encuentra en hígado, riñones, bazo, cerebro y placenta (tejidos más vascularizados), alcanzando su máximo a los 15-30 minutos de la ingestión, pudiendo eliminarse por vía renal o pulmonar. Durante el periodo de distribución, la concentración de alcohol es más alta en sangre arterial que en sangre venosa, lo que favorece su difusión pasiva y la rápida llegada al cerebro, debido a

la gran irrigación de éste. El efecto fisiopatológico agudo del etanol será función directa del grado de impregnación del sistema nervioso central, y éste de la concentración del alcohol en sangre. La alcoholemia (nivel de alcohol en sangre) será función de la cantidad de alcohol absorbido por unidad de tiempo y de su eliminación. Por ello, se puede afectar por algunos factores tales como: • El contenido estomacal previo (la ingestión previa o simultánea de alimento sólido limita su absorción, y las grasas de lenta digestión incrementan la retención de alcohol durante el proceso digestivo). • La bebida ingerida (concentraciones de alcohol comprendidas entre 20 y 30% producen las mayores absorciones).

429

Capítulo 2.12.


Figura 5. Esquema general del metabolismo del etanol.

El metabolismo del etanol depende en parte de la alcohol deshidrogenasa gástrica, enzima citosólica de Km relativamente alta que justifica el metabolismo de alrededor del 30% del alcohol en los varones y sólo del 10% en mujeres (dado que las mujeres metabolizan el alcohol más lentamente que los hombres y que, como media, su volumen corporal es menor). Aparentemente, diversos agentes bloqueantes de los receptores H2 de la histamina y el consumo crónico de alcohol inhiben la alcohol deshidrogenasa gástrica, cuya actividad también disminuye con la edad y en situaciones de ayuno dado el rápido tránsito de la bebida a través del estómago. El principal órgano implicado en su metabolización es el hígado, y el metabolismo hepático puede seguir las siguientes rutas metabólicas (Figura 5): 1. La oxidación mediada por la enzima citosólica alcohol deshidrogenasa hepática, que transforma cantidades moderadas de etanol en acetalde-

430

hído, transfiriendo los hidrógenos producidos al cofactor NAD+ que es reducido a NADH. Esta alcohol deshidrogenasa hepática presenta varias isoformas, genéticamente controladas, que no tienen el mismo nivel de actividad; ello hace que la sensibilidad a la ingestión de etanol varíe según los individuos. El aumento de equivalentes reductores (exceso de NADH) sobrepasa la capacidad del hepatocito para mantener la homeostasis de óxido-reducción, lo que da lugar a la supresión del ciclo de los ácidos tricarboxílicos, con formación preferente de lactato a partir de piruvato y bloqueo de la gluconeogénesis y de la excreción de ácido úrico, con las consiguientes consecuencias clínicas de acidosis, hipoglucemia e hiperuricemia. Asimismo, se produce aumento de la síntesis de triglicéridos y elevación de cetonas en la mitocondria debido al exceso de ácidos grasos y a la supresión del ciclo del ácido cítrico.


Por último, los hidrogeniones en exceso producen un aumento del consumo de oxígeno por la mitocondria al ser transferidos a la cadena de transporte de electrones. En la práctica, esta vía es suficiente siempre que la dosis de etanol a metabolizar sea inferior a 80 o 100 mg/kg de peso/h. 2. Una segunda vía hepática es el sistema oxidativo microsomal, localizado en el retículo endoplásmico liso, que posee capacidad adaptativa ya que, cuando el consumo de alcohol es prolongado, se induce un citocromo P-450 (CYP2E1) específico que opera a mayor Km (equivalente a unos 50 mg/dl de etanol sanguíneo), por lo que se activa durante consumos de alcohol de moderados a intensos. En esta reacción la transferencia de hidrógenos se realiza al cofactor NADP+ que se convierte en NADPH, que es su forma reducida, dando lugar a 2 moles de NADPH por mol de etanol oxidado a acetaldehído. El consumo de energía necesario para llevar a cabo esta transformación puede justificar la hipoxia centrolobulillar relativa, como uno de los desencadenantes de la lesión hepática, debido al aumento en la producción de radicales libres. 3. Otra vía de metabolización del alcohol es la oxidación por el sistema catalasa-peroxidasa en los peroxisomas, vía poco importante en el individuo normal pero que se induce en el alcohólico y resulta peligrosa por producir la desaminación de bases púricas (adenina, guanina). Por último, el etanol también puede ser metabolizado por esterificación con ácidos grasos mediante la enzima ácido graso etil éster sintetasa. En estas reacciones hepáticas se produce acetaldehído, que es oxidado por la enzima aldehído deshidrogenasa mitocondrial transformándolo en acetato. En el ser humano, la mayor parte de este acetato pasa al torrente circulatorio y es utilizado en los tejidos periféricos como acetil-CoA mediante el ciclo de Krebs para producir energía. El acetato que permanece en el hígado se utiliza principalmente para la biosíntesis in situ de ácidos grasos. La metabolización hepática del alcohol por la vía de la alcohol deshidrogenasa se hace a velocidad constante. Dicha vía se ve limitada a la disponibilidad de NAD+, y produce acumulación de acetaldehído en los microsomas y las mitocondrias, produciendo un aumento de la concentración de triglicéridos en plasma y en hígado (esteatosis hepática o hígado

graso), así como un aumento en la concentración sanguínea de ácido láctico (lo cual, a su vez, disminuye la excreción urinaria de ácido úrico y disminuye la biosíntesis hepática de colágeno), además de producir una disminución de la utilización de nutrientes por paralizar en parte el ciclo de Krebs e impedir la utilización de las grasas (Figura 6). Además, esta metabolización del acetaldehído a acetato puede disminuir por efecto de la ingestión crónica de alcohol, acumulándose el primero en exceso en la mitocondria y dando lugar a distintos efectos relacionados con su actividad, ya que es una molécula muy reactiva y puede establecer enlaces covalentes con proteínas del hepatocito, originando compuestos que son la causa de las lesiones hepáticas que se observan.

6.3. Principales efectos del alcohol Los principales efectos con implicaciones nutricionales del etanol se pueden resumir en sus actuaciones sobre: 1. Sistema digestivo. El etanol deteriora la mucosa gástrica (expuesta a mayores concentraciones que la intestinal) y puede producir gastritis aguda, acompañada en ocasiones de hemorragia masiva. Sin embargo, su participación en la producción de úlcera gástrica o gastritis crónica es controvertida. Puede afectar al vaciado gástrico, e incrementar la secreción ácida, provocando de forma indirecta la absorción de hierro, lo que explica en parte su retención aumentada en algunos alcohólicos. En forma aguda, el etanol puede reducir la síntesis de ácido cólico, la concentración de sales biliares en el intestino y su desconjugación, debido a la alteración de la microbiota, lo que contribuye junto a otros factores a la aparición de esteatorrea. 2. Sistema nervioso. El consumo agudo produce una intoxicación etílica, cuyas consecuencias dependen de la dosis ingerida, y que se inicia con alteración del humor y del comportamiento y progresa a vómitos, ataxia, visión doble, dificultad para hablar, disminución de la respiración, apnea y parada cardiaca. Otras complicaciones neurológicas pueden ser: • Polineuropatía que afecta a las puntas de los dedos de las manos y los pies, así como perturbaciones de los sentidos.

431

Capítulo 2.12.


• Miopatía aguda ó crónica que puede presentarse como resultado directo de la influencia toxica del alcohol. • Síndrome de Wernicke-Korsakoff, resultado de la deficiencia aguda de vitamina B1 y que se manifiesta con fuertes perturbaciones psíquicas, desorientación en el espacio, aumento de euforia, alteración de la memoria, y derrames en la retina e incluso en el cerebro. 3. Equilibrio energético. Como resultado del aumento en la ingestión de energía, los bebedores crónicos no sienten apetito, lo que puede conducir a un déficit de macro y micronutrientes. El consumo excesivo, tanto en hombres como en mujeres, estimula la pérdida de peso debido a la sustitución isoenergética de hidratos de carbono por etanol. Por el contrario, el etanol presenta un efecto inhibidor de la oxidación de los lípidos, favoreciendo el almacenamiento de las grasas y por tanto el aumento de peso; como resultado de esto, la adición de alcohol a una dieta con exceso de grasas aumenta la obesidad. 4. Metabolismo hepático de lípidos y lipoproteínas. Como ya se ha visto, la síntesis hepática de ácidos grasos por consumo crónico de alcohol puede dar lugar a un aumento de la concentración plasmática de VLDL, sin modificar la de apoproteína B, y como consecuencia se produce hipertrigliceridemia, factor de riesgo de pancreatitis (enfermedad frecuente en los alcohólicos). 5. Metabolismo de glúcidos. El consumo crónico conduce a una intolerancia a la glucosa, ligada en parte a elevación de la insulina circulante, así como a respuestas anormales al glucagón. En alcohólicos que ayunan tras una ingestión aguda se observan hipoglucemias (Figura 6), que representan una de las complicaciones que se pueden presentar en alcohólicos. En el caso de los diabéticos, los niveles de glucosa no se ven afectados por el uso moderado de alcohol si la diabetes está bien controlada, pero se puede producir hipoglucemia en pacientes insulinodependientes si se ingiere una cantidad elevada de alcohol en ayunas, al inhibirse en el hígado la liberación de glucosa. 6. Metabolismo de proteínas y aminoácidos. El consumo crónico produce una acumulación hepática de proteínas de transporte plasmático, como albúmina y transferrina, debido a la

432

lesión de los microtúbulos hepáticos que garantizan su secreción. Además se puede ocasionar una perturbación en el metabolismo hepático de los aminoácidos (desaminación oxidativa y uricogénesis) con posibles implicaciones en la neurotransmisión cerebral o la encefalopatía de origen hepático, que son consecuencias graves del alcoholismo. 7. Metabolismo de vitaminas y minerales • En los alcohólicos los niveles de vitaminas hidrosolubles son deficientes (Tabla 7) por: - La disminución en la ingestión de alimentos. - Las posibles anomalías metabólicas tales como ineficacia en su activación o transporte en el organismo. - Degradación acelerada. - Aumento de la pérdida urinaria por disminución de la reabsorción tubular renal. Concentraciones elevadas de etanol perturban el metabolismo de las vitaminas del grupo B, en particular de tiamina, riboflavina, folatos, niacina y piridoxina. Como consecuencia de ello aparecen policarencias de estas vitaminas en los alcohólicos. El déficit de tiamina en el alcohólico crónico puede dar lugar a lesiones neuropatológicas y al síndrome de Wernicke-Korsakoff, ya citado. El déficit de folato es la primera causa de anemia en alcohólicos, ya que el metabolismo del alcohol perturba el del ácido fólico por inhibición de la metionina sintetasa, provocando un aumento de las concentraciones de homocisteína y de timidina frente a uracilo, que da lugar a una menor metilación de nucleótidos con aumento de la probabilidad de generar cáncer de colon. En el alcohólico crónico, el déficit de piridoxina se debe en parte al desplazamiento de la forma activa, piridoxal-5-fosfato, por el acetaldehído, que ocupa su lugar en la proteína captadora con la consiguiente pérdida urinaria de la vitamina y la aparición de problemas psíquicos y neurológicos debidos a su carencia. • En cuanto a las vitaminas liposolubles, se pueden presentar perturbaciones ligadas a los siguientes elementos: - Disturbios del tubo digestivo (inapetencia, esteatorrea). - Estado del hígado. - Trastornos concomitantes que conciernen al calcio y al zinc.


Figura 6. Efectos tóxicos del alcohol en las células hepáticas y mecanismos de aparición de la hipoglucemia en alcohólicos desnutridos.

En el caso de la vitamina A, los niveles hepáticos van disminuyendo de forma progresiva con la gravedad de la hepatopatía alcohólica, ya que el alcohol compite con el retinol en la deshidrogenación, impidiendo la formación de retinal y por tanto de rodopsina, afectando la visión nocturna. En el alcohólico crónico se aprecia una disminución de la vitamina D circulante, favoreciendo la disminución de la densidad mineral ósea y aumentando el riesgo de aparición de osteoporosis. • Con respecto a los minerales (Tabla 7), las perturbaciones son múltiples y de interpretación compleja, relacionadas fundamentalmente con el aumento de su excreción renal.

Frecuentemente aparece una disminución del zinc circulante y en el tejido hepático, como consecuencia de: - La hepatopatía. - Un aporte insuficiente de proteínas con zinc. - Todo ello asociado a una menor absorción intestinal (mayor captación por las metaloproteínas del intestino) y a una mayor excreción urinaria. Al ser este elemento imprescindible para el metabolismo de la vitamina A (síntesis de la proteína captadora de retinol, RBP), su deficiencia podría explicar la frecuencia de ceguera nocturna en los alcohólicos crónicos. También es necesario en la síntesis de testosterona y timulina,

433

Capítulo 2.12.


Tabla 7. DEFICIENCIAS EN MICRONUTRIENTES RELACIONADAS CON EL CONSUMO EXCESIVO DE ALCOHOL Mecanismo de la deficiencia

Resultado de la deficiencia

Retinol

• Absorción disminuida • Disminución de los niveles hepáticos por incremento del metabolismo microsomal a ácido retinoico

• Malabsorción de la grasa dietética por disfunción pancreática y alteración intraluminal

Tiamina

• Disminución de la absorción por inhibición del transporte activo a través de la mucosa intestinal • Disminución de la actividad Na+, K+ ATPasa en enterocitos

• Reducción de la generación de energía y reducción de la síntesis de grasa/ácido graso a partir de hidratos de carbono

Riboflavina

• Disminución de la absorción

• Disminución de la respiración celular

Piridoxina

• Aumento de la degradación por el acetaldehído de su forma fosforilada, disminuyendo sus niveles hepáticos • Incremento de la excreción urinaria

• Metabolización incompleta de los aminoácidos

Vitamina B12


• Acumulación de ácidos grasos en el hígado • Alteración del catabolismo de los aminoácidos

α-tocoferol


• Predisposición a la peroxidación lipídica • Malabsorción de la grasa dietética por disfunción pancreática y alteración intraluminal

Ácido fólico

• Alteración de los niveles hepáticos: incremento de la forma poliglutamilada • Disminución de la ingesta en la dieta • Alteración del metabolismo • Aumento de la excreción urinaria

• Alteración en su utilización en la síntesis de DNA y otras reacciones enzimáticas

Nicotinamida • Incremento de la relación NADH/NAD+ como resultado del metabolismo del etanol por la ADH

• Infiltración grasa en el hígado

Calcio


• Afecta a múltiples procesos

Magnesio



Selenio


• Deficiencias de proteínas con selenio • Alteración de la actividad de enzimas hepáticas • Predisposición a la peroxidación lipídica

Zinc

• Disminución de la dieta especialmente en proteínas • Absorción disminuida • Disminución de la excreción urinaria • Incremento de la producción hepática de interleukina


ADH: alcohol deshidrogenasa. Fuente: Am J Enol Vitic 1995; 46 (4).

434


por lo que su déficit provoca una alteración de la inmunidad celular y un retraso en la cicatrización de heridas. La anemia por déficit de hierro es poco frecuente en los alcohólicos, a menos que existan factores tales como la hemorragia gastrointestinal de las varices, úlceras y gastritis, flebotomías repetidas, excesos dietéticos e infecciones crónicas. La administración aguda de alcohol incrementa la absorción de hierro, posiblemente al estimular la secreción de ácido gástrico. Esto provoca una solubilidad incrementada del ácido férrico en el intestino delgado. El aumento de la excreción renal de magnesio, junto a una disminución de la ingesta global y de su absorción, hace disminuir los niveles tanto en sangre como en músculo esquelético y cardiaco. 8. Metabolismo del agua y electrólitos. Los alcohólicos con hepatopatía crónica pueden presentar trastornos del metabolismo del agua y de los electrólitos, siendo frecuentes, en este sentido, las retenciones de sodio, que se manifiestan como edemas, ascitis y derrames pleurales. También se puede originar hipocalemia, debido a la aparición de vómitos, diarrea, hiperaldosteronismo, tratamiento diurético, etc., que a veces alcanza especial importancia, por un incremento secundario del amoniaco en la vena renal con el consiguiente empeoramiento del coma hepático.

6.4. Efectos de un consumo moderado de alcohol Estudios epidemiológicos relativamente recientes (Escuela de Salud Pública de Harvard en una encuesta con personal de enfermería, Programa MONICA en la Universidad de Montpellier, estudio del Instituto de Medicina Preventiva de Copenhague de 12 años de duración y realizado sobre 13.285 residentes de edades comprendidas entre 30 y 79 años), propiciados muchos de ellos por la OIVV (Organización Internacional de la Viña y el Vino), parecen demostrar la relación del consumo moderado de alcohol con menores índices de mortalidad global y de morbilidad.

Hoy día, no todos los científicos que investigan sobre los riesgos/beneficios que produce la ingestión de alcohol están de acuerdo en considerar real una distribución en “U” para la mortalidad por enfermedad cardiovascular (menor mortalidad en bebedores moderados que en abstemios), así como en señalar un limite de seguridad con respecto a la cantidad de alcohol consumido o en que los efectos protectores comprobados en estos estudios epidemiológicos no sean debidos esencialmente al alcohol o a otras sustancias, presentes en vinos comentadas anteriormente. No obstante, las conclusiones de dichos estudios han sido adoptadas por la OMS; en su aplicación al caso de las enfermedades vasculares, considera que el consumo de 10 a 30 g de alcohol/día disminuye la incidencia de muerte por patología coronaria. Lo que se sabe desde hace tiempo, es que el alcohol, en bebedores moderados, produce: • Un aumento del colesterol ligado a la lipoproteína HDL3, sin modificación de la lipoproteína HDL2, a la que se le supone el efecto beneficioso. • Aumento de la lipoproteína lipasa en el tejido adiposo, que produce un incremento de la hidrólisis de las VLDL y libera componentes que son aceptados por las HDL (fosfolípidos, colesterol libre y apoproteína CII), produciendo así un incremento de las mismas. • Disminución de las LDL y de los triglicéridos, con un efecto similar al del ejercicio. • Previene la modificación oxidativa de las LDL por los macrófagos, mediante la inhibición de los hidroperóxidos que inician la modificación de las mismas. La Figura 7 muestra el efecto que el alcohol produce en las lipoproteínas. Además, parece que el alcohol: • Actúa como vasodilatador periférico (a pequeñas cantidades, no modifica ni la presión arterial ni el gasto cardiaco). • Es un vasodilatador coronario, con lo cual favorece el flujo sanguíneo a este nivel y también reduce las posibilidades de espasmo de la arteria coronaria producido por el estrés. • Disminuye el fibrinógeno plasmático y la agregabilidad plaquetaria, lo que se traduce en un efecto protector frente a las enfermedades coronarias.

435

Capítulo 2.12.


Figura 7. Efecto del alcohol sobre el metabolismo de las lipoproteínas. LPL: lipoproteína lipasa; VLDL, LDL, IDL y HDL: lipoproteínas de muy baja, baja, intermedia y alta densidad, respectivamente; LCAT: lecitín-colesterol acetil transferasa.

Todo ello ha dado lugar a que la American Medical Association (1999) considere que el consumo moderado de alcohol puede reducir el riesgo de enfermedad coronaria y de accidente cerebrovascular, efectos que se pierden rápidamente al interrumpirse el consumo, debido a su efecto protector sobre la ultima fase (obstrucción arterial) y no sobre los factores que la desencadenan. Además, el riesgo de mortalidad global por todas las enfermedades cardiacas y vasculares siguió una curva en “J”, con un aumento a partir de las tres bebidas al día debido al efecto adverso del consumo de alcohol sobre el riesgo de miocardiopatía y de hipertensión arterial (estudio Klatsky en California). Otros datos han demostrado un aumento de tres a cuatro veces del riesgo de hemorragia subaracnoidea en las mujeres a todos los niveles de consumo de alcohol, lo que contrasta nítidamente con el efecto protector de una o dos bebidas diarias en relación con los más frecuentes accidentes cerebrovasculares isquémicos. En estudios recientes, también se ha observado que la protección coronaria del etanol se limitó a las mujeres posmenopáusicas que consumían no más de dos bebidas al día.

436

Con respecto a su participación en la función inmune, Díaz et al. han propuesto una relación “en J invertida” en la que se puede observar cómo cantidades moderadas de alcohol ejercen una acción beneficiosa, mientras que las elevadas resultan perjudiciales. Frente a los efectos favorables citados, el consumo moderado de alcohol aumenta el riesgo de obesidad, hipertensión arterial, hipertrigliceridemia, enfermedades hepáticas, pancreatitis, gastritis, cáncer orofaríngeo, de esófago y de estómago, y además el riesgo de sufrir accidentes de tráfico y similares. En la Tabla 8, que se basa en los estudios epidemiológicos (algunos citados anteriormente), se resumen los posibles beneficios y riesgos del consumo moderado de alcohol.

6.5.Tratamiento nutricional en el alcoholismo El individuo alcohólico obtiene del etanol gran parte de sus requerimientos nutricionales, ya que estos enfermos suelen reducir la ingestión de los alimentos necesarios para su normal desarrollo. Las pautas nutricionales en el alcoholismo se dirigen hacia la prevención de la enfermedad se-


Tabla 8. BENEFICIOS/RIESGOS DEL CONSUMO DE ALCOHOL SEGÚN HOLSTED (OMS, 1997) Beneficios y riesgos del consumo de alcohol

Enfermedad

Beneficios potenciales

Hombres

Mujeres

Aumento riesgo mortalidad (umbral) Hombres

Mujeres

Bebidas/día

a

Global

2

1-2

3

2

Cardiopatía isquémica

3

2b

-

-

Accidentes cerebro-vasc. isquémicos

-

1-2

-

-

Accidentes cerebro-vasc. hemorrágicos

-

-

-

Todos los niveles

Hipertensión

-

-

Todos

Todos

Cáncer de orofaringeesófago

-

-

2

2

Cáncer de mama

-

-

-

2

Adenoma colorrectalc

-

-

2

2

Cirrosis hepática

-

-

6

3

Una bebida = 12 g de alcohol contenidos en 270 ml de cerveza (4,5% vol/vol), 100 ml de vino (12% vol/vol) o 30 ml de bebida destilada (40% vol/vol). b Beneficio sólo en mujeres menopáusicas. c Efecto protector de la dieta rica en folato. a

cundaria inherente a éste, al tratamiento de las deficiencias comprobadas o sospechadas y a la intervención en caso de complicaciones. La Figura 8 recoge un resumen de los principales factores a tener en cuenta a la hora de evaluar el estado nutricional en el alcohólico. Los individuos que consumen más del 30% de las calorías totales de la ración diaria en forma de alcohol, tienen alta probabilidad de ingerir menos nutrientes (hidratos de carbono, proteínas, grasas, vitaminas y minerales) que las cantidades diarias recomendadas. Resulta adecuado, en estos casos, recomendar una dieta equilibrada, comparable a la que consumen personas no alcohólicas, a fin de prevenir los posibles síndromes de deficiencia, aunque esta pauta no previene el daño orgánico o la toxicidad directa producidos por el alcohol. Existen causas suficientes para que se produzca una desnutrición en el bebedor habitual, ya que generalmente estos individuos presentan anorexia, malabsorción intestinal (alteraciones de la muco-

sa gástrica, en la composición de la bilis, de la función pancreática exocrina, de la motilidad intestinal, y de los procesos selectivos de absorción de ciertos nutrientes como vitamina B12 o lactosa), junto a trastornos metabólicos que influyen decisivamente en el desencadenamiento de la enfermedad. La patología provocada por el alcohol en el tubo digestivo, en el hígado y en el páncreas se suma o se confunde incluso con la desnutrición alcohólica propiamente dicha. Con respecto a la recuperación nutricional las vitaminas no parecen influir, a excepción de la vitamina C, por aumento de la velocidad de oxidación del etanol; la administración de vitaminas del complejo B al intoxicado no afecta a la alcoholemia, sino al déficit vitamínico antes citado y a la sintomatología del sistema nervioso y neuromuscular. Sin embargo, la administración de fructosa incrementa la eliminación, a consecuencia de que su fosforilación, a partir de ATP, consume NADH

437

Capítulo 2.12.


Tabla 9. TERAPIA NUTRICIONAL DEL ALCOHOLISMO Generalidades

• Prevención de enfermedades relacionadas con el alcoholismo • Tratamiento de deficiencias probadas y documentadas • Resolución de las complicaciones del alcoholismo Individuos > 30% calorías como alcohol ↓ Probables deficiencias nutricionales ↓ Dieta (como a los no alcohólicos) para prevenir deficiencias • Imposible prevenir totalmente las enfermedades provocadas por la toxicidad del alcohol • Añadir tiamina y quizás ácido fólico a las bebidas alcohólicas (discutido pero no realizado aún) • Dietas bajas en grasas (hepatopatía), pero difíciles de conseguir (enfermos anoréxicos). Contenido normal • Sólo deficiencia de aminoácidos y proteínas si hay daño de órganos (hepatitis, etc.) - Según balances de nitrógeno, demandas proteicas básicamente normales - Aportes de proteínas suficientes para prevenir eliminación de nitrógeno, pero no altos que provoquen coma hepático - No demostrado < aminoácidos plasmáticos de cadena ramificada y > aromáticos (aclarado reducido) - Asegurar ingesta proteica adecuada en pacientes alcohólicos hospitalizados > 40 g/día, y en cirrosis hepática alcohólica comenzar tratamiento de encefalopatía con lactulosa neomicina o en la ascitis con restricción salina antes de reducir aporte proteico (disminuye aún más síntesis proteica de albúmina y protrombina) • Tratar siempre posible deficiencia de tiamina (daño grave al sistema nervioso), salvo que se afirme lo contrario - Parenteral 50 mg/día hasta que se tome dosis similar por vía oral • Riboflavina y piridoxina. Forma rutinaria suplementación según conc. estándar de suplementos nutricionales • Ácido fólico. Aporte según dieta normal de hospitales, dosis adicional si hay mucho déficit • Vitamina A. Sólo dar si hay deficiencia documentada y siempre que se asegure su abstinencia (hepatotoxicidad hipervitaminosis): 2.000-3.000 μg/día • Zinc. Suplementación para ceguera nocturna que no responda a suplemento de vitamina A • Magnesio. Suplemento en pacientes sintomáticos con conc. séricas bajas • Hierro. Si ha sido diagnosticado, suplementación oral de forma normal Otras patologías • Síndrome Wernicke-Korsakoff. Por lo menos 50 mg de tiamina diarios (parenteralmente si es necesario) durante periodo prolongado • Fallo cardiaco beri-beri. Responde rápidamente a la tiamina • Daños periféricos nervios. Responden a terapia de vitamina B durante meses o años • Pancreatitis aguda. Requiere a veces alimentación enteral continua o intravenosa • Enfermedades hepáticas crónicas y agudas. Programas para invertir la desnutrición. Reducir la mortalidad sin provocar encefalopatías hepáticas

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Figura 8. Factores complementarios al estudio del estado nutricional del alcohólico.

con producción de NAD, lo que no sucede con otros hidratos de carbono. En cuanto a la acción de la cafeína, está comprobado que ésta no aumenta la velocidad de excreción, aunque sí incrementa la actividad del

individuo y reduce el sueño producido por el alcohol. El tratamiento de las distintas deficiencias y sus posibles patologías aparece desarrollado en la Tabla 9.

439

Capítulo 2.12.


7. Resumen  Bebidas alcohólicas son todas aquellas que, por diversos procedimientos (fermentación, destilación, adición, extracción, etc.), presentan en su composición una concentración superior al 0,5% vol/vol de alcohol. En función de la materia prima y del proceso de elaboración, entran en esta categoría cervezas (elaboradas a partir de cereales), vinos y bebidas derivadas (elaboradas a partir de uva) y bebidas espirituosas o destiladas (de alta graduación).  La relación del alcohol con la nutrición y la salud es compleja. Las bebidas alcohólicas son elementos nutritivos con un valor alimentario, principalmente calórico; sin embargo, alteran el equilibrio de otros elementos de la dieta e incluso pueden desplazarlos.  Desde el punto de vista nutricional, la influencia del alcohol sobre el estado nutricional de un individuo es muy difícil de establecer; dependerá de factores genéticos, de la calidad del alcohol, de su cantidad, de los periodos de consumo, del tipo y calidad de las bebidas alcohólicas ingeridas y del estado y grado de nutrición del individuo (determinantes de los posibles daños tisulares y patológicos).  Estudios epidemiológicos relativamente recientes parecen demostrar la relación entre un consumo moderado de alcohol y menores índices de mortalidad global y morbilidad (el consumo de 10 a 80 g de alcohol/día se asocia a una disminución de la incidencia de muerte por enfermedad coronaria).  La cerveza es la bebida resultante de fermentar, mediante levaduras seleccionadas, el mosto procedente de malta de cebada, aromatizado con flores de lúpulo. Nutricionalmente, un grado alcohólico entre 2 y 8% vol/vol y un extracto seco residual aceptable le confieren un aporte calórico entre 280 y 680 kcal/l. Aporta vitaminas del grupo B y ácido fólico. En el caso de la cerveza baja o sin alcohol, desaparecen los efectos negativos del alcohol persistiendo el aporte energético. Medio litro de cerveza puede aportar algo más del 10% de la ingesta recomendada para el ácido fólico en condiciones fisiológicas, y algo más del 5% en mujeres gestantes y en el periodo de lactancia.

440

 El vino es el alimento natural obtenido exclusivamente por fermentación alcohólica de uva fresca, o de mosto de uva. Diversos estudios, muy abundantes en los últimos años, consideran que los compuestos fenólicos existentes en el vino (al igual que en frutas y verduras) ocupan un lugar importante en la llamada “dieta mediterránea”.  Estas sustancias presentan características estructurales similares, que explican su actividad antioxidante, la inhibición de enzimas, la mutagénesis, la citotoxicidad o la producción de formas activas de oxígeno. Pero estos resultados, descritos in vitro, hacen estas sustancias muy interesantes para su aplicación en estudios biológicos reales, si bien es necesario tener en cuenta que la información disponible sobre absorción, biodisponibilidad y metabolismo de este grupo de compuestos es actualmente insuficiente.  Las bebidas destiladas se pueden elaborar a partir de cualquier fuente que contenga etanol, siendo necesario para su obtención la destilación. Energéticamente, junto al alcohol, hay que considerar la alta concentración en azúcares de los licores, así como las calorías aportadas por las bebidas refrescantes con las que se suelen consumir, siendo en todos los casos consideradas como calorías vacías.  Por último, aunque los procesos de destilación (en general, doble destilación) eliminan sustancias con posibles efectos secundarios, sí hay que tener estas sustancias en cuenta, sobre todo en bebidas espirituosas de un origen no muy definido (botellón).


8. Bibliografía Cenzano I, Vicente JM. Nuevo manual de industrias alimentarias. AMV Ediciones. Madrid, 1993. Incluye un capítulo muy práctico y real sobre los procesos tecnológicos e industriales de elaboración de las principales bebidas alcohólicas, una visión fundamental de la Tecnología de los Alimentos. Enciclopedia del vino. Ediciones Orbis, S.A. Barcelona, 1987. Obra completa (más de 5 tomos) que, de forma visual y muy ilustrativa, trata el mundo del vino y las bebidas alcohólicas. Con un tratamiento divulgativo para el público en general, incluye todos los tipos y variedades de uva y vinos del mundo.

Un clásico en Nutrición, pero que no incluye un capítulo específico sobre alcohol o alcoholismo. Libro blanco de la cerveza. Cerveceros de España. Madrid, 2001. Libro de divulgación del sector cervecero en España, con exhaustiva información pero claramente financiada por el sector. Navarro J. El consumo de drogas. En: AA.VV. Sociedad: una perspectiva de 15 años. FAD. Madrid, 2002: 15-28. Un libro excelente sobre el problema del consumo de alcohol.

Feinman L, Lieber ChS. Nutrición y dieta. En: Shils M. El alcoholismo en nutrición en salud y enfermedad, 9ª ed. Volumen II. McGraw-Hill Interamericana. México, 1999. Quizás el que mejor trata el estudio nutricional del alcohol bajo casi todos los puntos de vista.

Peynaud E. Enología práctica, 3ª ed. Ediciones Mundi Prensa. Bilbao, 1989. Un libro escrito por uno de los enólogos más famosos a nivel mundial. Muy ameno y de fácil lectura para introducirse en el mundo del vino. Recomendado como primera lectura para personas que se quieran especializar en el tema u obtener más información sobre enología.

Flanzy C. Enología: fundamentos científicos y tecnológicos. AMV Ediciones. Madrid, 2000. Libro premiado por la OIV como mejor obra técnica sobre Tecnología del vino. Incluye de forma exhaustiva y técnica por profesionales del mundo enológico todos los aspectos sobre composición, elaboración, etc.

Reglamento (CE) n.º 1493/1999, por el que se establece la Organización Común del Mercado Vitivinícola (“OCM” del vino), 1999. Incluye toda la normativa de obligado cumplimiento en la Unión Europea.

Halsted, CH. Alcohol: efectos clínicos y nutricionales en conocimientos actuales sobre nutrición, 7ª ed. OMS. Washington, 1997. Un tratamiento bastante serio y directo de los estudios epidemiológicos llevados a cabo en estos últimos años sobre los efectos del alcohol. Hernández Rodríguez M, et al. Tratado de nutrición. Ediciones Díaz de Santos. Madrid, 1999. Una excelente obra en la que se abordan estudios de Bromatología, metabolismo de nutrientes y nutrición clínica. Kathleen ML, Escott-Stump S. Krawse’s Food, Nutrition & Diet Therapy. 11th ed. McGraw-Hill Interamericana. México, 2004.

Repetto M. Toxicología del alcohol etílico en toxicología avanzada. Díaz de Santos. Madrid, 1995. Al encontrarse entre los mejores libros del tema, se considera tradicional y obligado para el estudio de todos los procesos metabólicos y toxicológicos del alcohol, así como para el estudio de interacciones de medicamentos y alcohol. Salas-Salvadó J, et al. Nutrición y dietética clínica. Masson, S.A. Barcelona, 2000. Tratado en el que se estudian las dietas en diferentes patologías. Varnan AH, Sutherland JP. Bebidas: tecnología, química y microbiología. Acribia. Zaragoza, 1997. Es una de las obras más exhaustivas disponibles hoy en día sobre el estudio de las distintas bebidas desde el punto de vista químico y tecnológico de los alimentos.

9. Enlaces web  www.aerobicos.com

 www.acenologia.com

 www.zonadiet.com

 www.oiv.int

 www.fuedin.org

 oenologue-du-monde.com

 www.el-mundo.es/salud

 www.elvino.com

 www.cerveceros-es.org

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2.13. Café, té, cacao y productos derivados

Carmen Cabrera Vique Rafael Giménez Martínez

Capítulo 2.13. Café, té, cacao y productos derivados 1. Introducción 2. Café y productos derivados 2.1. Definición y denominaciones 2.2. Proceso de obtención del café 2.2.1. Cultivo 2.2.2. Procesado 2.2.2.1. Recolección 2.2.2.2. Procesado del café verde 2.2.2.3. Descafeinado 2.2.2.4. Tostado 2.2.2.5. Molienda 2.3. Composición 2.4. Interés nutricional 3. Té y productos derivados 3.1. Definición y clasificación 3.2. Proceso de obtención del té 3.2.1. Recolección 3.2.2. Procesado 3.2.2.1. Té negro 3.2.2.2. Té Oolong 3.2.2.3. Té verde 3.2.2.4. Té Pu-Erh 3.3. Composición 3.4. Interés nutricional 3.4.1. Relación entre consumo de té y salud 3.4.1.1. Efectos beneficiosos del té verde 3.4.1.2. Efectos beneficiosos del té Pu-Erh 3.4.2. Efectos perjudiciales del consumo excesivo de té 4. Cacao y productos derivados 4.1. Definición y denominaciones 4.2. Proceso de obtención 4.2.1. Cultivo y procesado del fruto 4.2.2. Obtención del cacao en polvo y de la manteca de cacao 4.2.3. Obtención del chocolate

4.3. Composición 4.3.1. Macronutrientes 4.3.1.1. Cacao en polvo desgrasado 4.3.1.2. Manteca de cacao 4.3.1.3. Chocolate 4.3.1.4. Productos solubles de cacao 4.3.1.5. Otros productos 4.3.2. Componentes minoritarios del cacao con actividad biológica 4.4. Interés nutricional 4.4.1. Repercusión del consumo de cacao en la ingesta dietética 4.4.2. Posibles efectos fisiológicos del cacao 4.4.2.1. Capacidad de producir adicción 4.4.2.2. Aparición de migrañas 4.4.2.3. Consumo de chocolate y aparición de acné 4.4.2.4. Influencia en la caries dental 4.4.2.5. Efecto estimulante 4.4.2.6. Efecto antioxidante 4.4.2.7. Influencia sobre los niveles de colesterol 5. Resumen 6. Bibliografía 7. Enlaces web

Objetivos n Analizar la importancia de las bebidas estimulantes en la alimentación a lo largo de la historia y en la actualidad. n Describir el proceso de obtención del café y sus formas de comercialización. n Comentar el interés del café como bebida estimulante, así como los últimos estudios sobre otras propiedades. n Establecer las diferencias en cuanto a obtención, composición y factores de calidad de los diferentes tipos de té. n Conocer los efectos del consumo de té sobre la salud humana, con especial atención al té verde. n Indicar el proceso de obtención del cacao, chocolate y sus derivados. n Describir la composición y el valor nutricional de los principales derivados del cacao. n Exponer los estudios más recientes sobre los efectos fisiológicos del cacao y sus derivados.

1. Introducción

E

l café, el té y el cacao presentan una historia inmemorial, que comienza en sus lugares de origen, en tres continentes diferentes: África, Asia y América. Esta historia está repleta de leyendas y tradiciones, que han llegado hasta nuestros días bajo connotaciones de placer, deleite, remedios para dolencias y enfermedades, como bebidas reconfortantes e, incluso, con un halo exótico de misterio y mito. Aunque hay muchas hipótesis sobre el origen del café, todas parecen situarlo en África, concretamente en Abisinia y Etiopía. De hecho, su nombre parece proceder de la ciudad de Kaffa, en Etiopía. Cuentan las leyendas que, cierto día, un pastor observó cómo los animales tenían un extraño comportamiento. Se acercó al rebaño, y comprobó que mascaban las bayas de un arbusto; cuando él comió los frutos su excitación fue tal, que los monjes de un convento próximo decidieron averiguar las causas que producían dicho estado. La primera referencia del café en cuanto planta aparece en los relatos coptos en el siglo IX, mientras que el café como bebida se menciona por primera vez en las leyendas árabes. De Etiopía se difundió a la península de Arabia. Al parecer, el cultivo del café se inició, en ésta, en su área más meridional (que hoy corresponde al Yemen) en el año 575, aunque no fue hasta el siglo XIII cuando comenzó a tostarse. Parece ser que el auge que fue tomando el café pudo estar motivado, en parte, por la prohibición del Islam de consumir bebidas alcohólicas. De la península de Arabia se difundió con posterioridad a Asia, a Constantinopla y luego a Venecia, desde donde se extendió, a finales del siglo XVII, a toda Europa y de allí a América, donde se cultiva por primera vez en la Martinica (obteniéndose la primera cosecha en 1726) y en la Guayana holandesa (hoy Suriname). En la actualidad, el mayor productor mundial de café es Brasil, donde llegó en el siglo XVIII. Aunque el café, a lo largo de su historia, ha sido siempre objeto de grandes polémicas y prohibiciones por razones fundamentalmente de tipo político, hoy es un alimento con un valor económico y cultural indiscutible de ámbito mundial. De hecho, su cultivo, tratamiento y comercialización proporciona empleo a millones de personas, y es unos de los pilares básicos de la economía de numerosos países en vías de desarrollo. La cultura del té proviene de la antigua civilización china. Sus orígenes se pierden en el tiempo, y sólo las leyendas nos acercan algo a ellos. Una de estas leyendas atribuye su descubrimiento al emperador Shen-Nong (tercer milenio antes de Cristo), quien, como medida de precaución, ordenó a su pueblo hervir el agua de bebida, cosa que él mismo hacía para su consumo; un día cayeron en el recipiente unas hojas de un arbusto salvaje, apareciendo un extraño brebaje de color, olor y sabor sumamente agradables: el té había nacido. Hacia el siglo V después de Cristo, 447

Capítulo 2.13.

Café, té, cacao y productos derivados

Figura 1. Portada del tratado escrito por el médico Antonio Lavedan, edición de 1796.

el consumo de té se había extendido por todo el país, con la consideración de “bebida medicinal”. La prosperidad del mundo chino afirma e irradia su cultura a otros países; el té aparece incluso como moneda de cambio. Las costumbres orientales llegan a Europa a través de los escritos de viajeros y misioneros que relatan los prodigios de esta bebida. No obstante, parece ser que los árabes ya conocían el té desde el siglo IX, y que alguna información sobre la bebida había llegado entonces a Europa; pero no es hasta principios del siglo XVII cuando Holanda lo introduce y expande su consumo. El té fue adoptado primero como medicina y, más tarde, como bebida estimulante. Paradójicamente, una bebida que pro-

448

venía de China aportó a los ingleses su costumbre social más característica. La popularidad del té traspasó fronteras, despertando un vivo interés en la sociedad elitista de otros países. A través de otra ruta, el famoso comercio de caravanas, el té se introduce en Rusia; para preparar la bebida, los rusos crearon el samovar. No se conoce con certeza la época de su llegada a América, pero parece ser que fue a través de los colonos holandeses. El té se introduce en España en el siglo XVIII, pero la costumbre de tomar chocolate y café chocó con la nueva moda del té, considerada un signo más de esnobismo extranjero. En 1796 aparece el Tratado de los usos, abusos, propiedades y virtudes del tabaco, café, té y chocolate, publicado en la Imprenta Real por Antonio Lavedan, cirujano de la Familia Real (Figura 1); en él se habla de los efectos del té sobre la salud. A partir del siglo XIX se expande su consumo, con tendencia a incrementarse en la actualidad. El árbol del cacao empezó a cultivarse por los mayas hace más de 2000 años (Figura 2). Se daba gran valor a sus semillas, que se utilizaban como alimento y también como moneda. La cultura azteca continuó esta tradición, considerando el cacao un regalo de los dioses. Fue descubierto por los españoles a principios del siglo XVI, cuando Cristóbal Colón y su tripulación, anclados frente a las costas de Honduras, recibieron como presente unas pequeñas habas de forma ovalada y color marrón: habas de cacao. Cuando el descubridor regresó, nadie supo qué hacer con esas semillas y fueron olvidadas. Es realmente con la llegada de Hernán Cortés a México, en 1519, cuando se produce el verdadero descubrimiento del cacao. Hernán Cortés fue considerado como la reencarnación del dios Quetzalcóatl, deidad tutelar de la sabiduría y del conocimiento, que según la leyenda introdujo el fruto y su cultivo, y como tal dios fue recibido por Moctezuma, emperador de los aztecas, que le ofreció en un vaso de oro el “alimento de los dioses” o xocolatl, cuya elaboración consistía en que una vez tostado y molturado el fruto, a la masa pastosa obtenida se le añadía agua, se calentaba y se retiraba la materia grasa del cacao, que posteriormente se batía y se mezclaba con harina de maíz para espesarla. Diversas especias, como vainilla o pimienta, le aportaban un curioso y fuerte aroma. El conquistador español pronto se dio cuenta del valor nutritivo y tonificante de esta bebida, por lo que extendió su cultivo y favoreció su consumo.

C. Cabrera Vique | R. Giménez Martínez

tera fundada por Henri Nestlé en Suiza, se empieza a preparar chocolate con leche; más tarde se añadirían frutas, frutos secos, licores, cremas, esencias, etc., hasta obtener una infinidad de productos a los que sólo pone límite la imaginación.

2. Café y productos derivados 2.1. Definición y denominaciones

Figura 2. Árbol del cacao, según una reproducción de un códice precolombino. Museo de América (Madrid).

El cacao se introdujo en España a través de monjes que viajaban con las expediciones de Cortés. Uno de ellos envió cacao al abad del monasterio de Piedra (Zaragoza), donde se elaboró por primera vez en Europa el chocolate. Sin embargo, hubo que esperar casi un siglo para que la bebida se adaptara al paladar europeo, endulzada con miel y, un poco más tarde, con azúcar. En España, el chocolate alcanzó gran popularidad, gracias a que la Iglesia consideró que su consumo no rompía el ayuno en cuaresma (ni tampoco el obligado ayuno del sacerdote antes de celebrar la misa), y a su adopción como “bebida oficial de los Reyes” y de su corte. Después se extiende a Francia y al resto de Europa, convirtiéndose su consumo en signo de distinción y elegancia. A principios del siglo XIX se comienza a fabricar chocolate en forma de tabletas, tal y como se conoce hoy en día. Las damas francesas ponen de moda los “bon bon”, trocitos de chocolate para degustar a cualquier hora; su popularidad se extendió enormemente. Hacia 1875, en la industria chocola-

La legislación española define el café como “las semillas sanas y limpias procedentes de las diversas especies botánicas del género botánico Coffea”. La legislación contempla, además, las siguientes denominaciones: • Café de tueste natural: obtenido al someter el café verde o crudo a la acción del calor, de forma que adquiera el color, aroma y otras cualidades características. El contenido mínimo en cafeína será del 0,7% (referido a materia seca). Puede presentarse al consumidor en grano o molido. • Café torrefacto: café tostado en grano, con adición de sacarosa o glucosa, antes de finalizar el proceso de tostación, en una proporción máxima de 15 kg de dichos azúcares por cada 100 kg de café verde. Su contenido en cafeína será como mínimo del 0,6%, referido a materia seca. Puede envasarse en grano o molido. En caso de mezcla de tueste natural y torrefacto, deben figurar en el envase obligatoriamente los porcentajes. • Café soluble o café instantáneo o extracto de café o extracto soluble de café: es el producto de forma sólida, soluble en agua, obtenido por deshidratación de la infusión acuosa de café de tueste natural, con una humedad máxima del 5%. También se definen los extractos de café como “los productos más o menos concentrados obtenidos por extracción del café tostado, utilizando únicamente el agua como medio de extracción, con la exclusión de todo procedimiento de hidrólisis por adición de ácido o base”. Se añade que “deben contener los principios solubles y aromáticos del café”. • Café torrefacto soluble o café torrefacto instantáneo: es el producto en forma sólida, soluble en agua, obtenido por deshidratación de la infusión del café torrefacto. La humedad será como máximo del 5%.

449

Capítulo 2.13.


• Café descafeinado: los cafés citados en los epígrafes anteriores presentarán la denominación de “descafeinado” cuando hayan sido desprovistos de la mayor parte de su cafeína, de modo que contendrán como máximo un 0,12% (referido a materia seca) en el caso de café de tueste natural o café torrefacto. En el caso de café soluble y café torrefacto soluble, el contenido en cafeína será inferior o igual a 0,3% (respecto a materia seca). • Mezclas de solubles de café con solubles de sucedáneos de café: se comercializan ciertas mezclas de solubles de café (normal o descafeinado) con achicoria y/o cereales tostados (cebada, malta de cebada, etc.).

2.2. Proceso de obtención del café 2.2.1. Cultivo El cafeto es una planta dicotiledónea, de la familia de las Rubiáceas. El género Coffea engloba 66 especies, de las cuales se cultivan solamente diez; de éstas, las más importantes desde el punto de vista comercial son Coffea arabica y Coffea canephora (o robusta). El cafeto es un árbol de tronco recto y liso, que puede alcanzar una altura de 15 m, aunque para facilitar las labores de recolección se poda para que no supere los 2-5 m. Sus hojas son perennes y de corto peciolo. Sus flores son blancas, con un agradable aroma parecido al del jazmín. Los frutos son similares a las cerezas (1,5 cm de diámetro), de color verde inicialmente y rojo-violáceo cuando maduran. En el interior de la pulpa o mesocarpio se encuentran dos semillas enfrentadas por su cara lisa y que presentan un surco. Estas semillas se encuentran protegidas por una envoltura celulósica que recibe el nombre de “pergamino”. Cada grano se encuentra rodeado por una fina membrana que recibe el nombre de “película plateada”. En cuanto a la zona de cultivo, el café se produce en más de 75 países repartidos por cuatro continentes, pero con un aspecto común: el de estar situados en la franja geográfica comprendida entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio, a una altitud que oscila entre el nivel del mar y los 1.800 m; el café procedente de tierras altas tiene mejor aroma, pero las cosechas son menos abundantes y los granos más pequeños. La temperatura óptima pa-

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ra el cultivo oscila entre 15 y 24 °C, con precipitaciones pluviales medias de 1.500 a 2.000 mm/año. Aunque la planta puede desarrollarse en gran diversidad de suelos, parece que los de tipo volcánico son los más idóneos. El Coffea arabica se cultiva en América Central, Sudamérica, Etiopía, Tanzania y Kenia, mientras que el C. robusta es producido en el sudeste asiático y en los restantes países africanos. Esta última especie se caracteriza por su resistencia a las condiciones edafológicas, climáticas, plagas y enfermedades, aunque es cierto que su aroma no es tan fino y delicado como los de C. arabica. En la actualidad, el café tiene un valor económico y cultural indudable. De hecho, después del petróleo es el producto comercial que mueve las mayores cifras de dinero en el mercado mundial. Ya en 1825 la producción mundial se elevaba a 100.000 Tm; en la actualidad se alcanzan casi los 7 millones de toneladas. La variedad más producida es la Arábica (representa un 65-70%). Los principales países productores de café son Brasil, Colombia, Ecuador, Perú, Venezuela, Costa Rica, Nicaragua, México, Camerún, Madagascar, Etiopía, Kenia, Sri-Lanka, Papúa-Nueva Guinea, Indonesia, etc. En cuanto al consumo, los Estados Unidos son el principal importador mundial (alrededor del 25% del total); en Europa, los principales países consumidores son Finlandia (unos 12 kg/habitante/año), Noruega (unos 11 kg/habitante/año), Bélgica, Austria y Alemania. En España, el consumo medio anual se cifra en 5 kg/habitante/año, aproximadamente. Entre los cafés que gozan de mejor reputación a nivel mundial, se puede destacar el Excelso de Medellín (café de Colombia, poco ácido, delicioso sabor a fruto seco), Java (con delicado aroma a “ahumado”), el denominado Bourbon de Kenya (es de los cafés africanos más finos, presenta una acidez pronunciada, fuerte sabor e inigualable aroma), Moka de Etiopía (de excepcional calidad, su gusto y aroma lo diferencian del resto), Mysore (café cultivado al sur de la India, tiene bastante cuerpo, rico sabor y aroma “vinoso”), Nicaragua (caracterizado por su escasa acidez y suavidad), Santos de Brasil (con gusto y aroma muy particulares, poca acidez pero a su vez con “cuerpo”), Sumatra (de fuerte sabor, poco ácido y generalmente con un tueste bastante intenso), Kilimanjaro de Tanzania (fuerte sabor, con un característico y equilibrado gusto), Tapuza de Costa Rica, y el Blue Mountain de Jamaica.


2.2.2. Procesado 2.2.2.1. Recolección La recolección debe realizarse cuando las bayas estén totalmente maduras. Durante mucho tiempo se ha practicado la recolección manual; sin embargo, esta técnica supone un elevadísimo coste y se está introduciendo la recogida mecanizada. Después se procede a su clasificación para separar las bayas aún verdes y las excesivamente maduras. Otras operaciones son la criba y limpieza con el fin de eliminar hojas, pequeñas porciones de ramas, piedras, etc. 2.2.2.2. Procesado del café verde En primer lugar se trata de obtener las semillas o granos de café, eliminando las capas que rodean al fruto; posteriormente se procede al secado hasta obtener un grado de humedad inferior al 12%. Los métodos que se emplean son: procesado por vía seca y procesado por vía húmeda. • Procesado por vía seca. Este método, el más antiguo y más empleado en Brasil y África Occidental, aporta cafés que se consideran, en general, de peor calidad que los obtenidos por la vía húmeda, ya que si el proceso de secado no se desarrolla adecuadamente, el café puede enmohecerse y enranciarse con facilidad. Consiste básicamente en extender los frutos en el suelo formando capas no muy gruesas, durante unos diez días, removiéndolos frecuentemente para que el secado sea homogéneo. En zonas muy húmedas o en condiciones ambientales no idóneas, el secado puede prolongarse considerablemente (es más fácil la proliferación de microorganismos no beneficiosos). En la actualidad, se recurre al secado con aire caliente (siempre < 30 °C), con lo que el proceso se completa en 3 o 4 días. Una vez secados los frutos, se realiza el descascarillado. • Procesado por vía húmeda. Con este tipo de tratamiento se obtiene café de elevada calidad. Los frutos se introducen en agua y al hincharse se procede al despulpado, eliminando piel y pulpa mediante máquinas despulpadoras. Esta etapa debe realizarse lo antes posible (entre las 12 y las 24 horas después de la recolección) a fin de evitar una fermentación incontrolada y la aparición

de aromas defectuosos. Después se realiza un nuevo lavado y una reclasificación, quedando los granos listos para pasar a la fase de fermentación, que es la operación en la que se aprovechan la acción enzimática (hidrolasas y enzimas pectolíticas) y el desarrollo de ciertos microorganismos (Enterococcus) para eliminar los restos de pulpa y la capa mucilaginosa que rodea la semilla, quedando solamente la cubierta apergaminada. Este proceso se efectúa de modo discontinuo, en depósitos de cemento, en los que se introducen los granos de café sin pulpa durante 24 horas aproximadamente, tras lo cual se lavarán en un tambor rotatorio. En ocasiones, para acelerar el proceso y eliminar la capa mucilaginosa con más eficacia, se puede usar NaOH 0,1 N, lo cual requerirá un estricto control. Tras la fermentación se practica el secado, al sol o en secadoras de aire; la humedad se reduce hasta el 10-12%. El producto de esta operación es el llamado “café apergaminado”. En ocasiones se prefiere un secado mixto, ya que parece ser que la radiación ultravioleta mejora el color final del grano. Por último, se elimina la cutícula apergaminada mediante el empleo de descascarilladoras. El producto así obtenido, por una u otra vía, es el llamado café verde, el cual se somete a abrillantado y a una clasificación por tamaño, antes de ser envasado en sacos de 60 kg para su comercialización. El almacenamiento debe realizarse en condiciones de humedad y temperatura controladas (< 25 °C) para evitar el desarrollo de mohos e insectos, y lejos de olores extraños. 2.2.2.3. Descafeinado Aunque puede hacerse sobre granos tostados, lo más frecuente es realizar este proceso en café verde. Consiste en la extracción de la cafeína mediante el empleo de un disolvente adecuado; tradicionalmente el más utilizado ha sido el cloruro de metileno, que desaparece completamente cuando los granos descafeinados se someten a desecación. En la actualidad se prefiere el CO2 en estado supercrítico, que permite una extracción muy selectiva de la cafeína, evitando el empleo de disolventes orgánicos. No obstante, siempre se produce una cierta pérdida de componentes aromáticos. Los niveles de cafeína residuales se sitúan por debajo del 0,1% del peso seco.

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Capítulo 2.13.


2.2.2.4. Tostado Consiste en el tratamiento térmico al que se somete el café verde para su consumo. Se lleva a cabo en los tostadores, a temperaturas entre 200 y 260 ºC, durante 5-15 minutos. En este proceso se producen una serie de transformaciones respecto al café verde, como son un aumento de volumen, modificaciones estructurales, cambios de color, pérdida de peso, y generación de compuestos sápidos y aromáticos. En el tostado se distinguen varias fases, que están relacionadas con la temperatura que se va alcanzando en el proceso. De hecho, los primeros cambios se producen a partir de los 50 ºC y afectan a las capas tisulares, lo que provoca coagulación de proteínas y evaporación de agua. A unos 100 °C se inicia el pardeamiento y pirólisis de los granos; a unos 150 °C se generan compuestos gaseosos (H2O, CO2, CO) responsables del aumento de tamaño; entre 180 y 200 °C se produce la caramelización completa de los azúcares. Una modificación del proceso de tostado consiste en la incorporación de azúcar (sacarosa o glucosa anhidra) en una proporción máxima de 15 kg de azúcar por cada 100 kg de café verde, lo que permitirá obtener el llamado “café torrefacto”. Por la acción del calor, el azúcar se carameliza y proporciona al café un color negro y brillante, aunque también es cierto que implica una pérdida de finura y aroma y un aumento del sabor amargo. Tras el tostado, el café se somete a un enfriamiento rápido para evitar que se queme en exceso y pierda los aromas adquiridos; después ya está listo para su envasado y venta al consumidor, bien directamente “en grano” o molido. El denominado “café soluble” se obtiene mediante tratamientos de atomización o de liofilización; éste último, al no requerir calentamiento, no provoca pérdidas de compuestos volátiles involucrados en el aroma. 2.2.2.5. Molienda Tiene por objeto triturar los granos de café para obtener un tamaño de partícula adecuado y así poder realizar el proceso de extracción con agua caliente a una velocidad satisfactoria y con unos rendimientos óptimos. Este proceso puede realizarse en el ámbito doméstico (o en la propia tienda donde el café se expende al consumidor) o bien a escala industrial. En este último caso, se recurre al

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empleo de molinos de rodillos. El tamaño de partícula obtenida afecta al tiempo de infusión y a las características organolépticas de la bebida; debe adaptarse al tipo de cafetera utilizada. Es necesario aclarar que, si bien el café verde puede almacenarse sin problemas hasta tres años, en el caso del café tostado sus cualidades organolépticas sólo se mantendrán durante unas diez semanas, a partir de las cuales se producirá una pérdida de aromas y la aparición de un regusto “a rancio”. Por esta razón, todo el café tostado, y fundamentalmente el molido, debe ser envasado adecuadamente (frascos de vidrio, latas o bolsas laminadas con papel de aluminio), en atmósfera protectora (nitrógeno o CO2) resguardado del oxígeno y de la humedad, a fin de que conserve sus características durante seis u ocho meses. La Figura 3 recoge las distintas etapas del proceso de obtención del café.

2.3. Composición La composición química del café está condicionada por la variedad, la altitud de la plantación, los factores edafológicos, climáticos y agronómicos, y por el proceso tecnológico, especialmente el tostado (Tabla 1). Se prestará especial atención a la composición del café verde, haciendo referencia a modificaciones posteriores. • Proteínas y aminoácidos. En el café verde, una gran parte de las proteínas se encuentran como enzimas, libres en el citoplasma o unidas a los polisacáridos de las paredes celulares. Su contenido puede oscilar entre 8 y 15%, referido a materia seca. Los principales aminoácidos son arginina, ácido aspártico, histidina y cistina; su presencia tiende a disminuir durante la maduración y ejercen un importante papel en la formación de compuestos aromáticos durante el tostado. Además, en dicho proceso se produce una degradación proteica que depende del grado de tueste y que da lugar a fracciones de menor peso molecular. Algunas proteínas y aminoácidos reaccionan con azúcares, dando lugar a la reacción de Maillard con formación de tiofenos, tiazoles, alquilpirazinas, pirroles, etc., que ejercen una gran influencia en las propiedades sensoriales. En el café tostado sólo hay trazas de aminoácidos libres. Actualmente no se dispone de mucha información sobre el contenido en proteínas


Figura 3. Esquema del proceso de obtención del café.

en la infusión de café recién preparada; se piensa que debe de ser bajo, ya que, al desnaturalizarse las proteínas, su solubilidad disminuye. En el café instantáneo, algunos estudios indican un contenido que puede oscilar entre 0,5 y 5,5 % referido a materia seca. • Hidratos de carbono. En el café pueden encontrarse polisacáridos y azúcares simples. Los monosacáridos, entre los que destacan glucosa, manosa y galactosa, suponen el 40-50% del total de hidratos de carbono; los oligosacáridos, cuyo principal representante es la sacarosa, se encuentran en una proporción del 5-10%. Los azúcares simples se degradan casi por completo en el tostado, dando lugar a reacciones de condensación con aminoácidos y proteínas, que contribuyen a la generación del aroma y del color. En cuanto a los polisacáridos, todavía no se conoce completamente su naturaleza, si bien es cierto que entre ellos está la celulosa. La cantidad de hidratos de carbono

en la infusión de café dependerá del método de extracción y de la temperatura empleada, y se relaciona con el porcentaje de sólidos extraídos. • Lípidos. La fracción lipídica del grano de café verde está constituida por dos componentes, que son el aceite que se localiza en el endospermo y la cera que se concentra en la capa externa. El contenido en lípidos varía según la especie, siendo ligeramente superior en los cafés Arábica que en los Robusta. No obstante, la composición en ácidos grasos del aceite es similar en ambas especies, siendo el ácido graso mayoritario el linoleico (40-50%) seguido del palmítico (30-35%). En cuanto a la cera, ésta contiene compuestos fenólicos que derivan de la combinación del grupo amino primario de la 5-hidroxitriptamina con ácidos grasos como el lignocérico, behénico y araquidónico. Durante el tostado, los lípidos no sufren modificaciones importantes, sólo ligera hidrólisis de los triglicéridos y degradación de diterpenos (cafestol y kahweol) que pueden originar

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Capítulo 2.13.


Tabla 1. COMPOSICIÓN MEDIA DEL CAFÉ VERDE, CAFÉ TOSTADO E INFUSIÓN (EXPRESADA EN % DE MATERIA SECA) Componente

Cafeína Trigonelina Proteínas Sacarosa Otros azúcares Polisacáridos Ácidos Ácidos clorogénicos Lípidos Minerales Componentes aromáticos

Arábica Verde

1,2 1,0 9,8 8,0 1,0 49,8 1,5 6,5 16,2 4,2 Trazas

Robusta Tostado

1,3 1,0 7,5 0,0 38,0 2,4 2,5 17,0 4,5 0,1

Verde

Tostado

2,2 0,7 9,5 4,0 2,0 54,4 1,6 10,0 10,0 4,4 Trazas

2,4 0,7 7,5 0,0 42,0 2,6 3,8 11,0 4,7 0,1

Infusión*

4,8 1,6 6,0 0,8 0,4 24,0 3,0 0,8 14,0 -

*Café Arábica, tueste normal, preparado con 50 g/l. Fuente: modificado de Astiasarán y Martínez, 1999, y de Belitz y Grosh, 1997.

compuestos volátiles por oxidación. El contenido en lípidos de la infusión recién preparada está alrededor del 0,8%, referido a materia seca. • Minerales. El contenido es mayor en el café Robusta que en el Arábica; también en los procesados por vía seca. Destaca la presencia de potasio, calcio y magnesio. Otros, como manganeso, rubidio y cobre, aparecen en proporciones traza. • Cafeína. La cafeína, que es 1,3,7-trimetilxantina, es la base xántica responsable de las principales acciones fisiológicas que puede presentar el café y también responsable, en parte, de su sabor amargo. Su contenido en el café verde está condicionado por la especie; se encuentra en menores concentraciones en café Arábica que en el Robusta. En los granos verdes se encuentra formando un complejo muy poco soluble con el ácido clorogénico, lo que evita su toxicidad para los tejidos de la planta. Durante el tostado, y dado que la temperatura de sublimación de la cafeína es de 178 °C, cabría esperar una disminución muy acusada en su concentración. Sin embargo, esto no ocurre, e incluso se produce un aumento porcentual, debido posiblemente a la combinación de varios factores como son el aumento de su temperatura de sublimación, la baja difusión del vapor de cafeína a través del grano y la pérdida de peso que se origina durante el tostado. La cafeína se encuentra, tam-

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bién, en otros alimentos estimulantes como el té y el cacao. Aunque el té contenga mayor cantidad de cafeína por 100 g de materia seca, la concentración de esta base xántica en una taza de infusión de té es menor que en una de café, ya que se emplea menor cantidad de producto de partida en la preparación de la bebida. • Trigonelina. La trigonelina es una piridina que se encuentra en el café verde en una proporción que oscila entre 0,7 y 1%, según la variedad. Este compuesto, que también aporta sabor amargo, se degrada en parte durante el tostado dando lugar a ácido nicotínico (el café tostado tiene entre 10 y 40 mg de ácido nicotínico por 100 g, lo que significa que en una taza podría haber entre 2 y 3 mg) y a la formación de una serie de sustancias de naturaleza pirrólica y piridínica, que ejercen una notable influencia sobre el aroma. • Ácidos. Destaca el contenido de los ácidos fórmico, acético, succínico, tartárico, málico, oxálico, cafeico, cítrico y fosfórico. Muchos de estos ácidos existen en el café verde, mientras que otros, sobre todo los volátiles, se forman en el proceso de tostado debido fundamentalmente a reacciones de hidrólisis de hidratos de carbono; presentan notable influencia sobre la acidez percibida, atributo sensorial de calidad. Otro grupo de ácidos importante en el café verde deriva del ácido clorogénico;


éstos se encuentran en una proporción del 6,5 al 10% (referido a materia seca), según la variedad. El principal representante es el ácido 5-cafeoilquínico. Estos ácidos, que parecen sintetizarse como respuesta de la planta a alguna agresión, son en parte responsables del sabor amargo y de la sensación astringente; sufren una intensa degradación durante el tostado, de modo que, en un tueste intenso, la pérdida puede llegar a ser del 80%. • Compuestos volátiles. En el café verde aparecen alcanos y alquenos (que se forman en la oxidación lipídica), piridinas, quinolina, pirroles, metoxipirazina, ésteres, furanos, tioles, etc. En el tostado, la cantidad de compuestos volátiles se incrementa notablemente y se han identificado más de 600 componentes, quedando aún por identificar más de 300. Aunque seguramente la mayoría ejerce su influencia en la sensación olfativa global del café, parece ser que solamente un grupo reducido de ellos (unos 60) tienen una participación notable en la misma. Entre los distintos componentes aromáticos en el café tostado, pueden destacarse los compuestos alifáticos (hidrocarburos, alcoholes, compuestos carbonílicos, etc.) que se forman por fragmentación de los hidratos de carbono; compuestos aromáticos como los fenoles (que proceden de la degradación de los ácidos clorogénicos), éteres y ésteres fenólicos y compuestos heterocíclicos como los furanos (procedentes de la pirólisis de los azúcares), pirazinas, pirroles, tiofenos, oxazoles y tiazoles. Las notas aromáticas aportadas son muy variadas. Así pues, y a modo de ejemplo, los tiofenos se asocian a aromas sulfurosos indeseables (“a mostaza” o “a cebolla”) mientras que sus ésteres y aldehídos aportan matices “a caramelo” y “a nuez”; los tiazoles se asocian a notas muy diversas como “a legumbre”; las pirazinas se asocian a sabor amargo, agridulce y olor “a cereal” (aroma también aportado por los pirroles), pero al ser sustituidas por alquilos, resalta la nota “a galleta”; la piridina se asocia a un sabor acre y un característico olor “a sucio” y los furanos tienen un aroma predominante “a caramelo”. Muchos de estos compuestos pueden modificarse durante el almacenamiento.

2.4. Interés nutricional Desde el punto de vista nutricional, el aporte calórico que proporciona una taza de café es real-

mente escaso dado que los nutrientes con propiedades energéticas se encuentran en muy baja proporción. Sólo el aporte de ácido nicotínico y de algunos minerales como potasio, calcio, y fósforo (del orden de 90,8 y 10 mg/150 ml de infusión, y 1.700, 140 y 190 mg/100 mg de café en polvo, respectivamente) son dignos de resaltar. También cabe decir que, al margen de su consumo tan extendido y habitual como bebida estimulante, actualmente ha adquirido un notable valor gastronómico y carácter hedónico, siendo cada vez más frecuente encontrar “cartas de cafés”, con productos muy selectos y de elevada calidad, en los establecimientos de restauración. Como ya se ha comentado, el café está incluido dentro del grupo de los alimentos estimulantes; el principal compuesto responsable es la cafeína, cuya acción se produce a diversos niveles: • Sobre el sistema nervioso central, provoca estimulación sobre todo a nivel cortical, por lo que a dosis moderadas inhibe el sueño estimulando el estado de vigilia, disminuye la sensación de fatiga, favorece la concentración aumentando el rendimiento intelectual, disminuye el tiempo de reacción (por ejemplo, al escribir a máquina, se hace más velozmente y se cometen menos errores) y proporciona una cierta euforia y bienestar. También pueden verse afectados los periodos y tipos de sueño, disminuyendo la duración total del mismo. Parece ser que estas acciones están motivadas por el hecho de que la cafeína impide la acción de neurotransmisores con actividad relajante, y porque se produce simultáneamente un incremento en los niveles de adrenalina y noradrenalina. A dosis elevadas puede inducir nerviosismo, ansiedad, insomnio, temblor y palpitaciones. También estimula el centro respiratorio bulbar, el centro vasomotor y el complejo de origen del vago, disminuyendo el umbral de sensibilidad de los quimiorreceptores al anhídrido carbónico y aumentando la frecuencia y amplitud respiratoria así como el volumen/ minuto ventilatorio. De ahí que la cafeína se haya utilizado en el tratamiento de la apnea del recién nacido prematuro. • Sobre el sistema cardiovascular, si bien es cierto que su efecto es sensiblemente inferior al provocado por la teofilina y la teobromina, la cafeína es un estimulante cardiaco, produciendo un aumento de la fuerza de contracción muscular y del gasto cardiaco. Sobre los vasos sanguíneos provoca

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una vasodilatación periférica (aunque origina un ligero y transitorio incremento de la tensión arterial), mientras que en la circulación sanguínea cerebral se da una disminución del caudal que se asocia a un descenso en la presión del líquido cefalorraquídeo, lo que justifica, en parte, el alivio del dolor en las cefaleas. Cuando el consumo de café es excesivo, y las concentraciones de cafeína ingeridas son altas, puede aparecer taquicardia. Estudios epidemiológicos indican que el consumo de café puede asociarse con la aparición de arritmias en personas susceptibles. • Sobre el tracto digestivo, provoca un aumento en la secreción gástrica por acción directa sobre las células del estómago. También es cierto que, en concentraciones excesivas, puede llegar a irritar la mucosa gástrica y ocasionar la aparición de náusea, vómito y, a veces, cefaleas. Parece que también la trigonelina podría actuar sobre el sistema gastrointestinal, concretamente sobre la secreción biliar y la motilidad intestinal, si bien es cierto que su presencia es muy escasa en el café preparado. • Sobre la musculatura lisa, la cafeína produce una suave relajación. De hecho, sobre los bronquios ejerce una ligera acción broncodilatadora e inhibidora de mediadores químicos broncoconstrictores, lo que puede tener interés en el asma bronquial. Este efecto es mucho menos intenso que el desencadenado por la teofilina. El mecanismo de acción parece estar mediado por la acumulación de AMPc, al inhibirse la fosfodiesterasa. • En el sistema excretor, fundamentalmente en el riñón, tiene una acción diurética. Parece que se da una vasodilatación renal, aumento del flujo sanguíneo y de la filtración glomerular, lo que, unido a la disminución en la reabsorción tubular de sodio, hace que aumente la diuresis. • Sobre la musculatura esquelética, la cafeína también consigue aumentar la capacidad funcional muscular, ya que hace más potente la contracción y disminuye la fatigabilidad. Esto, unido a la acción sobre el sistema nervioso central, hace que se mejore el rendimiento físico, sobre todo en tareas que requieren más esfuerzo físico que mental. De ahí que el café y en particular la cafeína se consideren como sustancias de uso restringido en la práctica del deporte de competición, considerándose como agentes dopantes (y por consiguiente de empleo ilícito) cuando la concentración encontrada en la orina del deportista supera los 12 μg/ml.

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Además de estos efectos debidos a la cafeína, estudios recientes atribuyen al café toda una serie de acciones, entre las que se pueden mencionar las siguientes: • Efectos derivados de la presencia de ácidos clorogénicos, que reducen la absorción de glucosa, inhiben la glucosa-6-fosfato y provocan una disminución de la síntesis de glucosa a nivel hepático, además de presentar in vitro protección frente al estrés oxidativo, debido a su actividad antioxidante, la cual también puede presentar el ácido cafeico, aunque bastante menos intensa que otros componentes polifenólicos. • Relación entre consumo de café y disminución del riesgo de sufrir diabetes mellitus tipo 2. En un estudio llevado a cabo en Holanda durante 10 años y con una población de más de 17.000 individuos de ambos sexos y de edades comprendidas entre 30 y 60 años, se ha comprobado que aquellos que consumían más de siete tazas de café al día tenían un 50% menos de probabilidad de desarrollar diabetes mellitus tipo 2 que los que tomaban un máximo de dos tazas al día. Este efecto podría justificarse por el efecto de la cafeína sobre la sensibilidad a la insulina, la acción de los ácidos clorogénicos y la ingesta de magnesio, que puede aumentar la secreción de la insulina y mejorar la sensibilidad a la misma. No obstante, no hay resultados concluyentes. Además, los efectos adversos que se derivarían de un consumo excesivo recomiendan precaución a la hora de aconsejar un aumento en el consumo de café. • Consumo de café y prevención de la enfermedad de Parkinson. En los Estados Unidos se han llevado a cabo varios estudios en los que se pone de manifiesto que el consumo de café y otras bebidas estimulantes con cafeína se relaciona inversamente con el desarrollo de dicha patología. De hecho, se observó que los varones que consumían habitualmente café tenían hasta un 60% menos de probabilidad de desarrollar la enfermedad. Parece ser que los mejores beneficios se obtienen con consumos moderados (dos tazas de café al día), no viéndose reducido el riesgo de padecer enfermedad de Parkinson en los que no consumen nada de café ni en los que toman más de cuatro tazas diarias. Según estos estudios, la cafeína podría ser la responsable, en parte, de este efecto, ya que las bebidas descafeinadas no tuvieron incidencia alguna sobre la patología.


• Ingesta de café y formación de cálculos biliares. Algunos artículos publicados en prestigiosas revistas indican que el consumo moderado de café (dos o tres tazas al día) reduce considerablemente la formación de cálculos biliares; esta observación podría justificarse por el efecto de la cafeína, que previene o dificulta la cristalización del colesterol. Aun así, los especialistas son cautos y no han considerado oportuno recomendar un aumento en el consumo de café. • Acción antimicrobiana. Aunque se ha demostrado que su efecto es sensiblemente inferior al del té, los extractos de café poseen actividad bactericida frente a diversos microorganismos patógenos como Staphylococcus aureus, especies patógenas de Vibrio spp. y Aeromonas spp.; también tiene actividad frente a la hemolisina termoestable de Vibrio parahaemolyticus. • Efecto del café sobre el desarrollo de osteoporosis. Los efectos del consumo excesivo de café sobre la salud ósea ha sido motivo de controversia. El mecanismo de acción de la cafeína sobre el hueso se ejerce a través de los niveles hormonales. En estudios experimentales se ha observado un efecto negativo directo de la cafeína sobre los osteoblastos y el remodelado óseo. Los efectos de la cafeína en el balance de calcio no son apreciables a dosis inferiores a 400 mg/día, y son compensados con la ingesta adecuada de leche o derivados lácteos. • Consumo de café y desarrollo de cáncer. A veces se ha asociado el consumo de café con la aparición de cáncer en diversos órganos. De hecho, las pruebas de mutagenicidad realizadas in vitro han dado resultados positivos. Parece ser que los responsables de esta acción son compuestos dicarbonílicos alifáticos, metilglioxal, hidrocarburos heterocíclicos aromáticos, etc., que podrían originarse durante el tostado. En cualquier caso, hay que tener en cuenta que los resultados obtenidos han de interpretarse con prudencia, ya que no siempre existe correlación con el desarrollo de cáncer en humanos o en animales de experimentación. Por último, conviene indicar que la mayor parte de los efectos adversos del café se deben a un consumo excesivo y no suelen presentarse cuando la ingesta es moderada o en consumidores habituales. Sin embargo, en personas no habituadas, cuando incrementan su consumo, aunque sea ligeramente, puede aparecer un leve y transitorio aumento de la presión arterial, de los niveles plasmáticos de catecolaminas y de la secreción ácida gástrica, entre otros efectos.

3.Té y productos derivados 3.1. Definición y clasificación La legislación española define el té como “las hojas jóvenes y las yemas, sanas y limpias, de las distintas especies del género botánico Thea, en buen estado de conservación, convenientemente preparadas para el consumo humano, y que poseen el aroma y gusto característicos de su variedad y zona de producción”. En el contexto de consumo, el té es una bebida obtenida por infusión de las hojas y brotes, desecados y convenientemente tratados, de la planta Camellia sinensis (género Camellia, antes denominado Thea). Es una planta originaria de los bosques lluviosos de India y del este de China, aunque su cultivo se ha extendido ampliamente a otros países. Los principales productores son la India y Sri Lanka (antiguo Ceilán). También se cultiva en China, Japón, Taiwán, Indonesia, Tailandia, Vietnam, Kenia, Turquía y Rusia. La producción media mundial de té es de aproximadamente 2,5 a 2,7 millones de toneladas, de las cuales un 72% corresponden a té negro, un 23% a té verde (siendo China y Japón los principales productores), y un 4% a otros tipos de té. Es la bebida más consumida en el mundo, después del agua (18 a 20 millones de tazas/ día). El mayor consumo en Europa se da en Irlanda e Inglaterra, con una media de 3 kg/habitante/año. Desde el punto de vista comercial, la clasificación del té obedece al proceso aplicado a las hojas para obtener el producto final, tratamiento que se efectúa en el país de origen. Así se distingue entre: a) Té negro, también denominado “té fermentado”, si bien el término no es correcto puesto que no se somete a una fermentación propiamente dicha. b) Té Oolong, conocido como té “semifermentado”. Algunos autores incluyen en este apartado el té Pu-Erh o “té rojo”, aunque otros especialistas lo clasifican como un té “posfermentado”, es decir, que sufre un proceso de maduración posterior. c) Té verde o té “no fermentado”. Dentro de cada una de estas tres amplias clases de té, existen distintas categorías y grados de calidad. La denominación comercial puede estar asociada a la región de cultivo, a un método particular

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Capítulo 2.13.


de procesado o, incluso, a su apariencia externa. Por ejemplo, el té Darjeeling, que es considerado como uno de los tés negros más selectos por su exquisito aroma, toma su nombre de la región en la que se produce al norte de la India, a los pies de la cordillera del Himalaya (1.000-2.500 m de altitud). d) Otros tipos de té y productos derivados: • Té aromatizado: se trata de té verde o negro adicionado con pétalos de flores, esencias, especias e incluso frutas, a fin de dotarlos de un aroma y gusto particulares. Entre los más conocidos se pueden citar el té chino de jazmín, obtenido a partir de té verde mezclado con flores de esta planta, o el Earl Grey, que es una seleccionada mezcla de té negro aromatizado con aceite de bergamota. • Té prensado (verde o negro): bastante consumido en Rusia y en algunas regiones de China. Se elabora con restos de hojas, ramitas, etc., por lo que se considera de baja calidad. • Té soluble o instantáneo, que aporta una infusión por simple disolución de un extracto de té en agua, pero sus propiedades sensoriales distan mucho de las de la infusión obtenida a partir de cualquier tipo de hojas de té. El proceso de obtención implica la extracción de los componentes solubles y volátiles de la materia prima, así como la obtención posterior de un producto estable a partir de estos componentes. La popularidad del té soluble ha aumentado bastante, debido a su adecuación para preparar té helado y bebidas de té enlatadas o embotelladas. Estos productos se adicionan a menudo de azúcares o edulcorantes bajos en calorías y esencias de frutas. • Té descafeinado: es té verde, negro u Oolong desprovisto de la mayor parte de su contenido en cafeína.

3.2. Proceso de obtención del té 3.2.1. Recolección La planta del té es un arbusto de pequeño tamaño, muy ramificado, con hojas perennes de unos 12 cm de longitud, blandas y vellosas cuando son jóvenes, y coriáceas y casi glabras cuando son viejas. La hoja presenta un pecíolo corto y un limbo oval, acuminado y dentado en gran parte de su superficie. La recolección se hace tradicionalmente a mano, atendiendo a unos criterios de selección definidos.

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La calidad es tanto mayor cuanto más jóvenes son las hojas, y disminuye al avanzar en la posición que ocupan según se desciende desde el brote apical. La recogida que aporta el mejor compromiso entre la demanda de extraordinaria calidad y la de alto rendimiento consiste en recolectar sólo el brote terminal antes de abrir (pekoe) y las dos o tres primeras hojas, situadas por debajo de éste. También influyen en la calidad factores como clima, suelo, condiciones de cultivo, momento óptimo de recolección, etc. Las hojas deben ser transportadas inmediatamente a la fábrica, para evitar su deterioro.

3.2.2. Procesado El proceso difiere de acuerdo con el tipo de té que se pretende obtener. 3.2.2.1. Té negro Las principales etapas en el procesado del té negro son: a) Marchitado: dirigido a eliminar agua de las hojas y facilitar la etapa posterior de enrollado. El proceso suele durar unas 20 horas y se extrae un 30% de la humedad, eliminando la turgencia de las hojas, que quedan blandas y flexibles. El marchitado puede llevarse a cabo en lugares al aire libre bajo la acción del sol (18 a 24 h entre 20 y 24 °C y 70% de humedad relativa) o en instalaciones de secado específicas (3 a 4 h entre 45 y 48 °C). b) Enrollado: las hojas se enrollan sobre sí mismas con la consiguiente destrucción de las membranas celulares y liberación de enzimas. c) Cribado: a fin de separar las hojas una vez secas y enrolladas, en función de su grosor. Simultáneamente, se produce un enfriamiento que detiene la oxidación hasta el momento adecuado. d) Fermentación: en primer lugar hay que resaltar que no se trata de un proceso fermentativo propiamente dicho, ya que no intervienen microorganismos. En el vegetal intacto, los polifenoles se encuentran dentro de unas vacuolas. El proceso comienza con la rotura celular y la liberación de enzimas que se produce durante el enrollado de la hoja. La liberación de la enzima polifenol oxidasa, junto con la acción del oxígeno atmosférico, desencadena una compleja serie de reacciones que provocan grandes cam-


Tabla 2. VALORACIÓN ORGANOLÉPTICA DEL TÉ OBTENIDO A PARTIR DE DISTINTAS PARTES DE LA PLANTA Y EN DIFERENTES ÉPOCAS DEL AÑO Parte de la planta

Brote + 1ª hoja 2ª hoja 3ª hoja

Puntuación de aroma Mayo

Julio

Septiembre

4,15 2,70 2,75

4,35 1,90 1,70

4,19 1,50 1,50

Puntuación media anual

4,28 2,11 1,92

Fuente: Potter y Hotchkiss, 1999.

bios en la composición química del té y que son de vital importancia en el sabor, aroma y aspecto final del producto. Destaca la oxidación de los compuestos fenólicos (ácido gálico, ácido clorogénico, flavonoides, etc.) por acción de la polifenol oxidasa, pero también pueden tener lugar otras reacciones, como hidrólisis enzimática de las proteínas con liberación de aminoácidos, desaminación oxidativa de aminoácidos con formación de los aldehídos correspondientes, oxidación de lípidos, oxidación de carotenoides con formación de aldehídos y cetonas y degradación de clorofila con formación de feofórbidos. Las hojas adquieren una coloración pardo-rojiza, debida a productos de oxidación (teaflavinas y tearrubígenos). El contenido en taninos y materias extractivas se reduce y se libera cafeína. Para que tenga lugar todo este proceso, las hojas se disponen extendidas por capas en bandejas para favorecer el contacto con el oxígeno, en un ambiente húmedo (humedad relativa entre 95 y 98%), a una temperatura próxima a 27 °C durante dos a ocho horas, en función de la calidad de la hoja. La temperatura no debe sobrepasar nunca los 40 °C. Es esencial un control estricto del proceso para preservar la calidad; en cuanto se alcanza el grado de oxidación deseado, debe interrumpirse mediante un secado rápido. e) Desecación: proceso que se suele realizar en continuo, empleando cintas transportadoras inmersas en una corriente de aire caliente a temperaturas próximas a 80-90 °C, durante unos 20 minutos. La finalidad es detener el proceso oxidativo inactivando las enzimas, así como reducir la humedad de la hoja hasta un 4% aproximadamente. Las hojas adquieren un color más oscuro, casi negro.

Una proporción considerable de los aceites esenciales se volatiliza, y algunos de sus componentes derivan a la formación de nuevos compuestos. El grado de acidez aumenta en virtud de la aparición de ácidos orgánicos volátiles y de la oxidación de hidratos de carbono complejos. f) Separación en categorías y grados de calidad: según edad, tamaño y características de las hojas. Normalmente se distinguen 3 categorías, en orden decreciente de calidad: • Té de hojas enteras: dentro de esta categoría existen, a su vez, distintos grados de calidad, siendo el denominado Flowery Orange Pekoe (FOP), que se corresponde al brote y a la primera hoja, sumamente valorado. Esta categoría aporta infusiones suaves y aromáticas. • Té de hojas rotas: también conocido como té Broken; se obtiene troceando las hojas después del enrollado o del secado. Suele aportar, en general, infusiones fuertes y aromáticas. • Tés de hojas trituradas: comercialmente denominados Fannings y Dust; son preparados a partir de restos de hojas y dan infusiones de color muy oscuro, fuertes, incluso excesivamente astringentes y poco aromáticas. Se comercializan principalmente como tés “en bolsitas”. La Tabla 2 muestra como varía la calidad sensorial del té en función del tipo de hoja de procedencia. g) Envasado y comercialización. Son necesarios aproximadamente 4 kg de hojas de té frescas para obtener 1 kg de té negro listo para su comercialización. Como envase en el país de origen, se suelen utilizar cajas de madera (de 20 a 50 kg) cerradas herméticamente y con una envoltura de plástico o aluminio. En el almacenamiento deben

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Capítulo 2.13.


evitarse el deterioro del producto y la pérdida de sus propiedades organolépticas, preservándolo de temperaturas elevadas, de la humedad y de olores extraños. Se recomienda una temperatura comprendida entre 5 y 20 °C, con una humedad relativa ambiental en torno al 60%. En estas condiciones, el té negro puede conservarse hasta uno o dos años. Normalmente es en el país importador dónde se realizan las mezclas comerciales a partir de distintos tipos de té, con el propósito de satisfacer las preferencias del consumidor. Esta labor es controlada por expertos catadores. La venta se puede efectuar a granel o en envases de tamaño apropiado, convenientemente cerrados. El envasado “en bolsitas para infusión” utilizando papel filtro especial (1,5-1,75 g/bolsita) data de principios del siglo XX, y está muy extendido. Por ejemplo, en los EE UU, alrededor de un 50% del té importado se presenta en forma de bolsitas, mientras que sólo un 10% se vende a granel; el resto se emplea para la elaboración de té instantáneo y otros productos derivados. Sin embargo, normalmente la calidad de la infusión será inferior que la del té en hojas, ya que suele estar más triturado, no favorece la infusión y parte de su aroma ha sido absorbido por el embalaje. En cuanto a sus propiedades sensoriales, el té negro presenta un color que oscila desde pardo-rojizo a casi negro. La infusión es astringente y amarga, con aromas frutales y empireumáticos (tostado, ahumado, caramelo, etc.). Un tiempo de infusión prolongado aumenta la extracción de taninos y en consecuencia la astringencia. Es importante respetar el tiempo de infusión adecuado para cada tipo de té. El té negro es el más popular en Europa y en Norteamérica. 3.2.2.2.Té Oolong Se diferencia del proceso descrito para el té negro en que la oxidación enzimática de las hojas es breve e incompleta. Las hojas deben ser muy jóvenes y, una vez recolectadas, son procesadas con rapidez. Este tipo de té aporta una infusión de color ámbar, algo astringente pero con un especial aroma y gusto afrutado. Es un té muy consumido en el sur de China y Taiwán.

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3.2.2.3. Té verde La principal diferencia con el té negro es que el té verde no sufre el proceso de oxidación enzimática, ya que ésta se inhibe lo antes posible mediante un tratamiento térmico. De este modo, las características del té verde vienen determinadas principalmente por la composición intrínseca de las hojas, más que por los compuestos que se puedan formar en reacciones posteriores. Su elaboración se realiza en China de forma semiartesanal, siendo los elaboradores auténticos maestros; las hojas, una vez recolectadas, son introducidas en unos recipientes de hierro calientes, lo que provoca un desprendimiento de vapor que inactiva las enzimas. También se puede utilizar calor seco. Después, las hojas son enrolladas a mano en forma de bolitas y sometidas al proceso de secado; adquieren un color verde oscuro muy característico, con tonalidades que oscilan desde amarilloverdoso a verde-pardo. La infusión es de color verde-dorado, ligeramente amarga, refrescante y aromática, destacando las notas “afrutadas” y “vegetales”. Igual que en el caso del té negro, se clasifica en grados de calidad atendiendo a la edad y tamaño de las hojas. Uno de los más apreciados por su aroma es el té verde Gunpowder, muy popular en Marruecos, donde se acompaña con hierbabuena. También es muy consumido en China y Japón. Algunos especialistas consideran el denominado té blanco como una variedad de té verde. Sólo se produce en China, a partir de las yemas más tiernas de la planta, y su precio es elevadísimo. 3.2.2.4. Té Pu-Erh Mención aparte merece la obtención del té PuErh, que es originario de la provincia de Yunnan (suroeste de China). Se produce mediante un proceso tradicional, muy particular y poco conocido, en el que las hojas comprimidas se almacenan durante muchos años (incluso hasta 60 años) bajo condiciones de humedad y temperatura controladas, de modo que ciertas bacterias favorecen la transformación de un té originalmente verde en “té rojo”. Al contrario del té verde y del té negro, que deben procesarse y elaborarse tan pronto como sea posible después de la recolección, el té Pu-Erh es más valioso cuanto mayor es el tiempo de madu-


• Aminoácidos libres. Constituyen alrededor del 1-4% del exTé verde Té negro Té rojo tracto seco. El 50% es teanina (5-Netilglutamina), aminoácido de gran importancia en el sabor del té verde; además, al ser un componente característico de la planta, se utiliza para el control de calidad de este producto. También aparecen ácido glutámico, triptófano, glicina, serina, ácido aspártico, tirosina, valina, leucina, treonina, arginina y lisina, entre otros. • Hidratos de carbono. Representan en total un 5-7% (referido a materia seca). Se pueden encontrar como polisacáridos (celulosa, hemicelulosa, pectinas) y como azúcares más simples (glucosa, fructosa, sacarosa, arabinosa, Figura 4. Aspecto de los distintos tipos de té (producto sólido e infusión). ribosa). La ramnosa y la galactosa suelen formar parte de glucósidos. • Lípidos. Sólo aparecen presenración a que ha sido sometido. La infusión es de un tes en cantidades muy bajas. Prevalecen glicerofoscolor rojizo oscuro, con aroma terroso y notas “a folípidos (en hojas jóvenes), glicolípidos (en hojas humo”, en ningún caso desagradables. Su precio es viejas), alcoholes triterpénicos, ácidos grasos cotambién muy elevado. mo los ácidos linoleico y linolénico, y esteroles La Figura 4 muestra la apariencia o aspecto de (estigmasterol). los distintos tipos de té. • Vitaminas. Sobre todo del grupo B y ácido ascórbico. En el proceso de oxidación de la hoja se producen pérdidas de vitamina C, por lo que esta 3.3. Composición vitamina es más abundante en el té verde. • Bases xánticas. El contenido en cafeína varía Diversos factores pueden influir en la composientre un 2 y un 5% del extracto seco, en función del ción de la hoja de té: edad de las hojas, fracción retipo de té, siendo el té verde el que presenta un mecolectada, fertilidad del suelo, altitud de la plantanor porcentaje. Al margen de su efecto estimulanción, condiciones climatológicas, disponibilidad de te, la cafeína tiene notable influencia en el sabor. En agua para la planta, estación del año en la que se cuantía muy inferior, el té contiene teofilina (0,002realiza la recogida, etc. En cualquier caso, la compo0,013%) y teobromina. La Figura 5 presenta la essición media de la hoja no fermentada es la que se tructura química de estas tres bases xánticas. detalla a continuación, pudiendo aparecer notables • Heterósidos de alcoholes terpénicos modificaciones durante el procesado (Tabla 3). (alifáticos y aromáticos). Por hidrólisis liberan com• Proteínas. Aproximadamente suponen enpuestos implicados en el aroma de la infusión. tre un 15 y un 20% del total, referido a materia se• Pigmentos. Destacan la clorofila y los caroteca. Una fracción importante de las proteínas son noides. La clorofila se degrada durante la elaboración enzimas que desarrollan un notable papel en la del té negro con formación de clorofílidos y feofórobtención del té negro; entre ellas se encuentran bidos (de color pardo), que con el calor se transforla polifenol oxidasa (con especial afinidad por los man en feofitinas (de color negro). Entre los caroteo-difenoles), la fenil-amoniaco-liasa (interviene en noides, los más relevantes son xantofila, neoxantina, la síntesis de compuestos fenólicos) y la lipooxivioloxantina y β-caroteno; su tasa disminuye durangenasa (interviene en la oxidación de los ácidos lite la elaboración del té negro y los productos de denoleico y linolénico). gradación, como por ejemplo la β-ionona generada a

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Capítulo 2.13.


Tabla 3. COMPOSICIÓN MEDIA DE LA HOJA DE TÉ FRESCA, DEL TÉ NEGRO Y DE SU INFUSIÓN (EXPRESADA EN % DE MATERIA SECA) Componente

Hoja de té fresca

Compuestos fenólicosb Compuestos fenólicos oxidadosc Proteínas Aminoácidos Fibra Otros hidratos de carbono Lípidos Pigmentos Minerales

30 0 15 4 26 7 7 2 5

Té negro

5 25 15 4 26 7 7 2 5

Infusióna

4,5 15 Trazas 3,5 0 4 Trazas Trazas 4,5

Té negro. Tiempo de infusión: 3 minutos. Preferentemente flavonoides. c Principalmente tearrubígenos y teaflavinas. Fuente: Belitz y Grosh, 1997. a b

Figura 5. Estructura química de la cafeína, la teofilina y la teobromina.

partir del β-caroteno, participan en el aroma del té (aroma “a violeta”). Otro grupo de pigmentos es el constituido por teaflavinas (color naranja-rojizo) y tearrubígenos (color marrón-rojizo); las teaflavinas se forman durante el proceso de oxidación de la hoja a partir de catequinas y presentan notable influencia en la sensación astringente, sabor y color del té negro. Los tearrubígenos son solubles en agua caliente e influyen en el “cuerpo” de la infusión.

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• Compuestos fenólicos. Suponen hasta un 25-35% del extracto seco de las hojas; su contenido varía en función de la variedad, edad de la hoja (las hojas más jóvenes son más ricas) y la estación del año en que se realiza la recolección (el contenido es más elevado en verano que en primavera). Estos compuestos fenólicos, además de presentar efectos beneficiosos para la salud humana, van a ejercer un notable papel en los atributos sensoriales del producto, especialmente en


Figura 6. Contenido en catequinas de distintos tipos de té. EGCG: galato de (-)-epigalocatequina; EGC: (-)-epigalocatequina; ECG: galato de (-)-epicatequina; EC: (-)-epicatequina; GA: ácido gálico. Fuente: Cabrera et al., 2003.

el color, “cuerpo” y astringencia de la infusión. El grupo de los polifenoles del té está constituido por ácidos fenólicos (ácido gálico, ácido clorogénico, ácido cafeico), ésteres gálicos de la glucosa (taninos gálicos), proantocianidoles, flavonoides. Entre los flavonoides, en el té verde destacan las catequinas como componente mayoritario. Las principales catequinas son: - Galato de (-)-epigalocatequina (EGCG), que representa, aproximadamente, el 59% del total de catequinas. - (-)-epigalocatequina (EGC), supone un 19% del total. - Galato de (-)-epicatequina (ECG), en una proporción próxima al 13,6% del total. - (-)-epicatequina (EC), que representa un 6,4% del conjunto de catequinas. Durante el proceso oxidativo del té negro y del té Oolong, los polifenoles cambian químicamente, afectando en gran medida al contenido en catequinas.

Por tanto, el té verde presenta un mayor contenido en catequinas, que supone entre un 15 y un 30% del total de compuestos fenólicos, referido a materia seca. Se ha estimado que una taza de té verde en hojas (preparada a partir de 2,5 g de té/ 200 ml de agua) puede contener 90 mg de galato de (-)-epigalocatequina. El contenido es bastante inferior en el té negro (aproximadamente oscila entre un 3 y un 10%, referido a materia seca). El té Oolong presenta un perfil intermedio entre ambos tipos de té, con un contenido que puede variar entre 8 y 20%. La presencia de flavonoides es también mayor cuanto más intactas aparezcan las hojas; en el té “en polvo” el contenido disminuye considerablemente. Parece ser que el proceso de descafeinado reduce un poco el contenido en catequinas. Por otra parte, el contenido en compuestos fenólicos de la bebida depende del modo de preparación, en función de la cantidad de producto empleada, temperatura del agua y tiempo de infusión. La Figura 6 muestra las diferencias en cuanto

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Capítulo 2.13.


al contenido en catequinas de los distintos tipos de té (como producto comercial). • Compuestos volátiles responsables del aroma. Suponen en conjunto un 0,01 a 0,02% del extracto seco del té. Los componentes del aroma pueden englobarse en primarios o sintetizados por la propia planta, y secundarios o formados durante el procesado de la hoja. Por tanto, el té negro proporciona entre 4 y 5 veces más concentrado aromático que el té verde. Además, el procesado del té puede modificar el perfil de estos compuestos, siendo numerosas las reacciones de oxidación, polimerización, degradación, etc. Se han identificado más de 300 compuestos con un papel decisivo en el aroma y gusto de la bebida; entre ellos cabe destacar teaspirano y teaspirona, así como el predominio de aldehídos, alcoholes monoterpénicos, ésteres, lactonas, hidrocarburos y diversos compuestos azufrados y nitrogenados. En el aroma del té verde destacan las notas “florales” y “frutales” aportadas por compuestos como 2-hexenal, 3-hexenol, linalol, geraniol, 2-feniletanol, etc. • Minerales. El té contiene un 5% aproximadamente de minerales, entre los que se encuentran calcio, magnesio, cromo, manganeso, hierro, cobre, zinc, molibdeno, selenio, sodio, fósforo, cobalto, estroncio, níquel, potasio, flúor y aluminio. Es relevante el contenido de potasio y de manganeso (300-990 μg/g), siendo el té una fuente dietética de estos elementos. Algunos tipos de té contienen una elevada cantidad de flúor (entre 1 y 4 partes por millón). Se ha detectado la presencia de cromo (50-370 ng g), selenio (50-115 ng/g) y zinc (56-80 ng/g), elementos que destacan por sus propiedades antioxidantes. Estos datos son orientativos, ya que existe una amplia variabilidad en la bibliografía y hay que tener en cuenta la influencia del suelo de cultivo y del procesado, entre otros factores. Es digna de mención la presencia de aluminio en cantidades considerables en ciertos tés, siendo ésta una especie vegetal con una elevada capacidad de bioacumulación del metal.

3.4. Interés nutricional 3.4.1. Relación entre consumo de té y salud En un primer momento, el té se utilizó tanto en China como en Europa por sus efectos benefi-

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ciosos sobre la salud, e incluso era vendido en las farmacias. Además, en zonas muy desfavorecidas, suponía una forma (obligatoria) de hervir el agua de bebida, eliminando así los agentes causantes de multitud de enfermedades. En 1657, con motivo de la primera venta pública de té, Thomas Garraway publicó un folleto sobre sus sorprendentes efectos; servía de remedio contra el dolor de cabeza, la hidropesía, el escorbuto, el insomnio, la pérdida de memoria, el estreñimiento, las pesadillas, e incluso “el nerviosismo causado por el viento”, entre otros males. Con el paso del tiempo, las propiedades medicinales del té fueron dejando paso a su consumo como bebida estimulante y refrescante, cargada de fuertes connotaciones sociales. Sin embargo, en las últimas décadas, las propiedades saludables del té se han corroborado científicamente y han sido expuestas en simposios internacionales como el celebrado en Hangzou en 1987, o en la Asamblea Médica Internacional sobre el Té, celebrada en Pekín en 1989. Las hojas de té contienen tres componentes principales que actúan sobre la salud humana: cafeína, aceites esenciales y, muy especialmente, los compuestos fenólicos. La cafeína actúa principalmente sobre el sistema nervioso central y el sistema cardiovascular, con los efectos ya descritos en el apartado dedicado al café. Algunos de los efectos de la cafeína se ven influenciados por la presencia en el té de teofilina. La teofilina presenta actividad psicoestimulante, ligera acción inotrópica y vasodilatadora y una acción diurética mucho más marcada que la de la cafeína, debida a un aumento de la filtración glomerular y a una disminución de la reabsorción tubular de sodio y agua. Sin embargo, sus efectos más interesantes se sitúan a nivel broncopulmonar y respiratorio. La teofilina induce una relajación no específica del músculo liso bronquial. También se aprecia una estimulación respiratoria. La Tabla 4 incluye algunos datos sobre el contenido de cafeína en las bebidas estimulantes más consumidas. En cuanto al té, hay que señalar que las cifras pueden variar en función del tipo de té y de la forma de preparación; en general, el té en bolsitas libera un porcentaje de cafeína superior al del té en hojas. Los aceites esenciales son en su mayor parte volátiles y se evaporan de la bebida una vez transcurrido cierto tiempo, por lo que no es muy conveniente prolongar en exceso el tiempo de infusión. Entre sus propiedades, cabe resaltar su capacidad


Tabla 4. CONTENIDO EN CAFEÍNA DE LOS ALIMENTOS Y BEBIDAS ESTIMULANTES Producto

Contenido en cafeínaa

Café normal Café expreso Café instantáneo Café descafeinado

80-115 mg/150 mlb 108-180 mg/150 ml 65 mg/150 ml 1-3 mg/150 ml

Té verde (infusión durante 3 minutos) Té negro (infusión durante 3 minutos) Té Oolong Té descafeinado Té helado

15-25 mg/150 ml 40-70 mg/150 ml 18-33 mg/150 ml 0,6-3 mg/150 ml 70 mg/360 ml

Batido de cacao Chocolate a la taza Chocolate negro (tableta) Chocolate con leche (tableta)

5 mg/240 ml 4 mg/150 ml 15 mg/20 g 5 mg/20 g

Refresco de cola a b

38-46 mg/360 ml

No se recomienda un consumo superior a 200 mg/día. Cantidades variables en función del modo de preparación de la bebida.

para facilitar la digestión. El té verde es el que contiene mayor proporción de aceites esenciales. Los compuestos polifenólicos del té han despertado grandes expectativas en cuanto a sus efectos beneficiosos sobre la salud y en el ámbito terapéutico. Estos efectos son atribuidos, sobre todo, a sus propiedades antioxidantes que se manifiestan en la protección frente a los radicales libres y, en consecuencia, en un retraso del envejecimiento celular. Asimismo, desde hace años se vienen desarrollando en el Instituto para la Investigación del Cáncer de Pekín y en otros centros de reconocido prestigio internacional, amplios estudios sobre su papel protector como agentes anticancerígenos. Numerosos ensayos in vitro y estudios epidemiológicos avalan esta teoría. Estudios efectuados en Asia, dónde el té es muy consumido (más de dos tazas/ día), muestran un efecto favorable en la prevención de cáncer de mama, esófago, pulmón, estómago, colon, riñón, próstata y piel. El té verde y el té Oolong han aportado los mejores resultados. Otros efectos de los polifenoles están relacionados con la protección frente a enfermedades cardiovasculares. Diversos estudios sugieren que

el consumo regular de té (unas cinco tazas de té negro/día) disminuye en gran medida el riesgo de accidentes vasculares cerebrales. El consumo de té se ha correlacionado, de forma inversa, con el desarrollo y progresión de la arterioesclerosis. Se ha comprobado que reduce la tendencia a la formación de trombos sanguíneos, y parece ser que los polifenoles actúan inhibiendo la absorción de algunas sustancias lipídicas y del colesterol. Se ha comprobado, mediante estudios in vitro, que la susceptibilidad de las lipoproteínas LDL al proceso de oxidación disminuye en presencia de extractos de té negro y de té verde, si bien en concentraciones que no parecen recomendables en ensayos in vivo. Diversas investigaciones corroboran que el consumo de té ayuda a impedir la aparición de caries, al tiempo que evita la formación de la placa dental y refuerza el esmalte de los dientes; estos efectos han sido constatados en un estudio efectuado en el Instituto de Odontología de la Universidad de California. El té presenta propiedades antiinflamatorias y, debido a su carácter astringente, es útil como remedio para aliviar la diarrea. En China existen preparados farmacéuticos a partir de polifenoles extraídos

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Capítulo 2.13.


papel en la prevención de afecciones cardiovasculares, cáncer, procesos infecciosos o inflamatorios, existiendo una intensa investigación al respecto. Los datos disponibles proceden de estudios epidemiológicos o de la extrapolación de resultados obtenidos a partir de ensayos con animales de experimentación a los que se administran extractos de té verde. Las propiedades más relevantes derivan de su contenido en catequinas (muy superior al del té negro o al del té Oolong), siendo la EGCG la que presenta mayor poder antioxidante y mayor espectro de actividad. La EGCG, por sí sola, concentra un 32% de la actividad antioxidante del té verde. La Figura 7 refleja la estructura química de este compuesto. Este tipo de té contiene también cantidades notables de otros antioxidantes como carotenoides, tocoferoles, ácido ascórbico, algunos minerales y ciertas sustancias fitoquímicas. Las catequinas Figura 7. Estructura química del galato de (-)-epigalocatequina (EGCG). pueden ejercer una acción sinérgica con estos antioxidantes, especialmente con del té, que son utilizados en tratamientos de sínlas vitaminas C y E. Entre las propiedades del té verdromes nefríticos, hepatitis crónica y leucemia. de, se pueden destacar: Al margen de todo lo expuesto, es preciso se• Actividad antioxidante. Los compuestos polifeñalar que se dispone de pocos datos sobre la bionólicos del té, en particular las catequinas, protedisponibilidad de los polifenoles del té, y que se gen contra el deterioro provocado por los raditrata de un campo en el que se debe profundizar cales libres, moléculas muy inestables que llegan a en el futuro. Se recomienda no adicionar leche destruir las paredes celulares, pudiendo provocar a la bebida, ya que las proteínas pueden precipigraves alteraciones en el DNA. Se cree que enfertar los compuestos fenólicos e impedir su absormedades como el cáncer o los trastornos cardioción; no obstante, algunos estudios ponen de revasculares son producidas o agravadas por los ralieve que la adición de leche al té no interfiere en dicales libres, al igual que el envejecimiento celular la absorción de catequinas, pero si puede afectar prematuro. a su potencial antioxidante, dependiendo, sobre • Actividad antimutagénica. Las catequinas poseen todo, del volumen de leche añadido y de su conactividad antimutagénica, bien oponiéndose a la tenido graso. formación de mutágenos (como las nitrosaminas) Algunos de estos efectos beneficiosos han sido o bien impidiendo la expresión de la mutagenicipuestos de relieve, especialmente, en el té verde. dad (caso de los hidrocarburos aromáticos policíAsimismo, al té Pu-Erh se le reconocen ciertas proclicos). En animales de experimentación se ha depiedades saludables. A continuación se detallan almostrado la protección que ejerce la EGCG frente gunos datos al respecto. a procesos carcinogénicos inducidos en diferentes órganos como piel, pulmón, estómago, páncreas, 3.4.1.1. Efectos beneficiosos del té verde duodeno, colon, próstata, o mama. La EGCG bloquea la uroquinasa, enzima que parece estar impliDesde hace años, el té verde llama la atención cada en la proliferación y difusión tumoral, con la por sus propiedades antioxidantes, así como por su gran ventaja frente a otros tratamientos de que la

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EGCG no tiene efectos tóxicos sobre el organismo humano. A ello hay que añadir la capacidad del té, demostrada mediante estudios in vitro, de modular la actividad de las enzimas implicadas en el metabolismo hepático; el balance entre estas enzimas puede ser determinante en el riesgo de procesos neoplásicos inducidos por agentes químicos. Entre los alimentos y bebidas consumidos por los países con menor incidencia de cáncer destaca el té verde. • Efecto sobre la presión arterial. Ciertos estudios demuestran que el consumo regular de té verde favorece un descenso de la presión arterial en personas hipertensas. Parece ser que las catequinas impiden la acción de la enzima que convierte la angiotensina I en angiotensina II, que es un potente vasoconstrictor, por lo que se suprime su acción. Sin embargo, es preciso incidir en que las cantidades de catequinas utilizadas en estos estudios suelen equivaler al contenido de ocho a diez tazas de té verde al día. Por otra parte, el contenido en cafeína del té verde, aunque es bajo, puede desvirtuar el efecto de las catequinas, ya que puede elevar la presión arterial. • Actividad frente a bacterias y virus. El té verde presenta acción bactericida y antiviriásica. Entre los primeros registros en Occidente sobre las cualidades antiinfecciosas del té se encuentra una recomendación de la autoridad sanitaria del ejército británico, emitida en 1923, en el sentido de que todos los soldados debían llevar té en sus cantimploras a fin de prevenir las fiebres tifoideas. La eficacia del té verde en cualquier tipo de diarrea es conocida en Asia desde la antigüedad. En la actualidad se sabe que inhibe la reproducción y el crecimiento de numerosas bacterias, entre ellas algunas especies de los géneros Salmonella, Clostridium o Bacillus. En contraposición, se ha comprobado que el té verde resulta inocuo para la microbiota intestinal, lo que supone una gran ventaja frente a otros agentes bactericidas. En cuanto a la acción frente a virus, es bien conocido el empleo del té verde en las plantaciones de tabaco para prevenir que las cosechas sean invadidas por el virus del mosaico del tabaco; investigaciones recientes han confirmado que las catequinas inhiben totalmente su crecimiento y replicación. También se ha comprobado la acción del té verde sobre el virus de la gripe, sobre todo en la etapa más incipiente, así como sobre virus Herpes simplex.

• Protección dental. El té verde ejerce un efecto protector contra la caries dental, atribuible a su contenido en flúor y al efecto bactericida de los polifenoles. Previene la gingivitis y su extracto puede ser utilizado como purificador del aliento. Las catequinas no sólo impiden el proceso de formación del sarro, sino que actúan eliminando las propias bacterias cariogénicas; inhiben el desarrollo en la cavidad bucal de bacterias como Escherichia coli, Streptococcus salivarius o Streptococcus mutans. • Efecto sobre el colesterol y los triglicéridos. Parece ser que el consumo regular de infusiones de té verde contribuye a disminuir significativamente los niveles sanguíneos de colesterol y triglicéridos; también disminuye la relación LDL/HDL, produciéndose por tanto un descenso del riesgo de aterosclerosis y de la instauración de enfermedades cardiovasculares en personas que beben cuatro o más tazas al día. • Acción sobre el metabolismo de hígado y riñón. El consumo de té verde parece mejorar el metabolismo hepático y renal, a la vez que evita la formación de cálculos renales y biliares. • Protección frente a radiaciones. La EGCG se considera un agente protector tópico frente a ciertas radiaciones, ya que previene las dermatosis asociadas, el fotoenvejecimiento y posibles problemas cancerígenos derivados de una exposición prolongada. Parece ser que el resto de las catequinas favorecen esta acción. • Efecto sobre los procesos de lipólisis y termogénesis. Con respecto a la lipólisis, en ensayos in vitro realizados con extractos de té verde con un contenido en catequinas del 25% se ha demostrado su capacidad, en condiciones similares a las fisiológicas, de inhibir drásticamente la lipasa gástrica y, en menor medida, la lipasa pancreática, de tal forma que la lipólisis de los triglicéridos de cadena larga es reducida en un 37%. Igualmente, se ha puesto de manifiesto mediante ensayos in vitro que los extractos de té verde interfieren en el proceso de emulsificación de las grasas, etapa imprescindible para la absorción intestinal de las mismas, previa a la actuación enzimática. El té verde puede influir en la termogénesis, no sólo por acción de la cafeína sino también porque la EGCG puede incrementar el gasto energético actuando sobre los niveles de AMPc, lo que sugiere un efecto potencial en el control del peso corporal. Según algunos autores, los extractos de té verde

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Capítulo 2.13.


(con un contenido en catequinas del 25%) pueden ser recomendables en el tratamiento del sobrepeso en aquellas personas cuyo índice de masa corporal (IMC) se encuentre comprendido entre 25 y 29,9 kg/m2, siempre y cuando no presenten especial sensibilidad a las bases xánticas. • Efecto sobre el control de la glucemia. Se ha comprobado que el consumo de té verde ayuda a controlar los niveles de glucosa en sangre. Diversos investigadores han puesto de manifiesto que la epigalocatequina no sólo regula el nivel sanguíneo de glucosa, sino que puede llegar a rehabilitar las células β pancreáticas, responsables de la producción de insulina, deterioradas. • Acción sobre el sistema inmunitario. El té verde refuerza la función del sistema inmunitario al protegerlo contra los oxidantes y los radicales libres que debilitan el sistema de defensa natural del organismo. • Otros efectos. El té verde se considera útil para las picaduras de insectos, sobre todo por su acción antiinflamatoria, y para detener las hemorragias. Algunos estudios parecen apuntar un efecto positivo en enfermos con epilepsia y en la enfermedad de Parkinson, aunque son necesarias investigaciones adicionales que confirmen estos datos preliminares. Además de todas estas propiedades, que han llevado a algunos autores a incluir el té verde en la lista de alimentos funcionales, hay que decir que, en la actualidad, también se utiliza en la preparación de diversos alimentos y cosméticos. Este uso se basa esencialmente en su actividad antioxidante, como un conservador natural, eficaz y seguro. 3.4.1.2. Efectos beneficiosos del té Pu-Erh La medicina tradicional china considera al té PuErh como un remedio para gozar de buena salud y para adelgazar. Se le atribuyen tantas virtudes que es referido como “el té de los Emperadores”, ya que su consumo estaba restringido a las más elevadas clases sociales. Actualmente, en los Estados Unidos se le conoce como “el devorador de grasas”. Entre sus propiedades se citan: • Ayuda a eliminar el sobrepeso provocado por una incorrecta alimentación; esta acción parece ser debida a una activación del metabolismo hepático. • Disminuye los niveles de colesterol y de lípidos en sangre. • Incrementa el catabolismo hepático del alcohol.

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• Es útil como profilaxis de infecciones y como bacteriostático. • Facilita la digestión de las grasas. • Presenta efectos detoxificantes y depurativos. • Refuerza el sistema inmunitario. Su contenido en cafeína es inferior al de otros tipos de té, gracias a su peculiar proceso de obtención. Su contenido en taninos también es bajo, sobre todo si el tiempo de infusión es corto, lo que disminuye su astringencia.

3.4.2. Efectos perjudiciales del consumo excesivo de té Debido a que contiene cafeína, el consumo de té no es aconsejable en personas especialmente sensibles a las bases xánticas; los efectos negativos de la cafeína han sido descritos en el apartado dedicado al café. Los efectos indeseables de la teofilina son similares a los descritos para la cafeína (nerviosismo, trastornos del sueño, vómito, cefalea, dolor epigástrico, taquicardia...), pero sólo se producen con ingestas bastante elevadas. También está contraindicado en pacientes con úlcera gastroduodenal, puesto que se incrementa la secreción gástrica, y en enfermos con problemas cardiacos o alteraciones cardiovasculares graves. En embarazadas y mujeres lactantes, la ingesta debe limitarse a no más de una o dos tazas/ día, ya que entre otros síntomas indeseables puede producir un aumento de la frecuencia cardiaca. Por su efecto diurético, es conveniente controlar la asociación del consumo de té con el de otros fármacos. Algunos investigadores mantienen que el té no es recomendable para pacientes con anemia. El té negro puede limitar la biodisponibilidad del hierro en un 79-94% cuando ambos son ingeridos de forma concomitante. La intensidad de esta interacción depende de la ingesta de hierro y del estado clínico del individuo. Se ha comprobado que la anemia por deficiencia de hierro en poblaciones infantiles de Arabia Saudita y del Reino Unido puede verse incrementada por un consumo regular de té durante las comidas. El efecto es debido a la acción de los taninos, que interfieren su absorción; las catequinas del té verde muestran también afinidad por el hierro. La interacción se puede mitigar adicionando limón a la infusión o bebiendo el té entre comidas.


4. Cacao y productos derivados 4.1. Definición y denominaciones Las legislaciones española y de la Unión Europea definen los granos de cacao como “las semillas de Theobroma cacao L. fermentadas y secadas”. También contempla las siguientes denominaciones en cuanto al cacao, chocolate y productos derivados: • Cacao en pasta o pasta de cacao: es el cacao en grano reducido a pasta por medio de un procedimiento mecánico y que no ha sido privado de ninguna parte de su materia grasa natural. • Torta de cacao: se trata del cacao en grano o en pasta, transformado en torta por un procedimiento mecánico y que contiene como mínimo un 20% de manteca de cacao. • Manteca de cacao: corresponde a la materia grasa del cacao. • Cacao en polvo: se obtiene triturando la torta de cacao, y debe contener al menos un 20% de manteca de cacao. Se denomina cacao magro en polvo o cacao desgrasado cuando contiene un mínimo del 8% de manteca de cacao. • Cacao azucarado en polvo, cacao azucarado o chocolate en polvo: obtenido mediante mezcla de cacao en polvo y de sacarosa, con un contenido mínimo de cacao en polvo del 32%. Se añade el apelativo “familiar” (a éste y a otros productos citados a continuación) cuando la proporción de cacao en polvo es menor; en éste caso concretamente, es como mínimo del 25%. • Chocolate: es el producto preparado a partir de cacao en grano, de cacao en pasta, de cacao en polvo o de cacao magro en polvo y de sacarosa, con o sin adición de manteca de cacao. Contiene al menos un 35% de materia seca total de cacao, un 14% de cacao desgrasado y un 18% de manteca de cacao. • Chocolate con leche: elaborado a partir de cacao en grano descascarillado, de cacao en pasta, de cacao en polvo, de cacao desgrasado en polvo y de sacarosa, leche, leche desnatada o semidesnatada, de mantequilla o de grasa láctea o de materias sólidas procedentes de la deshidratación de la leche, con o sin adición de manteca de cacao. • Chocolate blanco: es el producto libre de materias colorantes y que se obtiene a partir de manteca de cacao, de sacarosa, de leche entera o

de materias sólidas procedentes de la deshidratación total o parcial de la leche, de la leche total o parcialmente desnatada, de mantequilla o de grasa láctea. El chocolate, el chocolate blanco y el chocolate con leche pueden contener almendras, avellanas, nueces, piñones, o granos de cereales tostados insuflados, siempre que se especifique convenientemente. El contenido mínimo de tales frutos o granos será del 8%, sin sobrepasar el 40%. También pueden contener frutas enteras o troceadas, desecadas o confitadas (mínimo del 5%, sin superar el 40%). • Cobertura de chocolate: se trata de chocolate con un contenido mínimo del 31% de manteca de cacao y un 2,5% de cacao en polvo desgrasado. Este contenido en cacao es mayor en la cobertura de chocolate negro (16%). Las coberturas de chocolate están destinadas a la confección industrial o artesanal de galletas, helados, pastelería, etc. • Chocolate a la taza: obtenido a partir de cacao en grano, de cacao en pasta, de cacao magro en polvo y de sacarosa, harina o fécula de trigo, arroz o maíz, con o sin adición de manteca de cacao. • Chocolate relleno y artículos de confitería: son productos rellenos de bollería, de pastelería y/o de repostería, cuya parte exterior está constituida de los distintos tipos de chocolate o coberturas de chocolate. La composición de estos productos es muy diversa; entre sus ingredientes aparece grasa vegetal parcialmente hidrogenada, harina, almidón, cereales tostados, leche y derivados lácteos (lactosa, mantequilla, nata, etc.), azúcar, frutos secos, aditivos, etc. • Bombón de chocolate: se trata del producto del tamaño de una porción que contiene chocolate en sus distintas variedades (siempre en un mínimo del 25%), además de una amplia variedad de ingredientes como frutos secos, licores, café, cremas, frutas confitadas, pralinés de almendra, de avellana o de nueces, etc. Se pueden utilizar especias y aromas naturales. • Productos solubles de cacao: de amplio consumo entre la población infantil y adolescente; en su composición aparecen como ingredientes cacao desgrasado, azúcar, emulgente (lecitina de soja), sal, aceites vegetales, aromas (vainilla, canela, etc.). La adición de lecitina es esencial para conseguir una adecuada humectabilidad del producto y

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facilitar su dispersión, tanto en leche caliente como en leche fría. • Otros productos derivados: cremas “para untar” (como las cremas de cacao con avellanas, leche y azúcar), barritas de chocolate (con ingredientes tan diversos como arroz “inflado”, frutos secos, azúcares, miel, cremas), copos, fideos, gránulos o formas similares de chocolate. Al margen de estos productos, el chocolate y los derivados del cacao también están presentes en productos estacionales, símbolo de ciertas celebraciones, como es el caso del “turrón de chocolate”, “monas de Pascua”, “huevos de Pascua” y otros, sin olvidar la importante presencia del cacao como ingrediente en numerosos productos lácteos como batidos, natillas, helados, yogur, mousses, etc. • Sucedáneos de chocolate: son aquellos preparados que, bajo formatos o moldeados especiales y siendo susceptibles por su presentación, aspecto o consumo, de ser confundidos con el chocolate, cumplen los requisitos específicos para los mismos, con una diferenciación clara en el etiquetado.

4.2. Proceso de obtención 4.2.1. Cultivo y procesado del fruto Como se ha indicado anteriormente, el árbol del cacao recibe el nombre de Theobroma cacao L., que proviene del griego Theobroma, que significa “alimento de los dioses”, y del náhuatl cacahuatl o sea, cacao. Es originario de América Central, pero su cultivo se ha extendido a otras zonas, siempre delimitadas por los trópicos de Cáncer y de Capricornio, donde se dan las condiciones de temperatura y humedad necesarias. El cultivo del cacao requiere, además, la sombra y cobijo de otros árboles más grandes como la mandioca, el plátano o el ñame. Existen tres variedades: criollo, forastero (la más extendida) y trinitario (híbrido de las otras dos). Según la Organización Internacional del Cacao (ICCO), la campaña 2001/2002 fue de casi 3.000.000 de toneladas. Costa de Marfil continúa siendo el mayor productor del mundo, con unas cifras que suponen cerca del 43% del total; le siguen Ghana (15%), Indonesia (13%), Nigeria (6%), Brasil (4%), Camerún (4%), Ecuador y Malasia (ambos con el 3%). En países como Costa de Marfil y Gha-

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na, su economía depende en gran medida de las exportaciones de cacao a países desarrollados, principales productores y consumidores de chocolate. En la actualidad, Europa se encuentra a la cabeza en cuanto a países consumidores de cacao como materia prima (un 50% aproximadamente del consumo mundial), seguida de los EE UU (un 25% del total). Según datos de la Federación Española de Asociaciones del Dulce, el consumo actual de chocolate y derivados en España (3,5 kg/persona/año) es bastante inferior al de otros países europeos como Bélgica, Suecia, Noruega, Austria o Gran Bretaña (con un consumo que oscila entre 8 y 10 kg/ persona/año). Este bajo consumo resulta en cierto modo paradójico, en un país del que se dice que trajo el cacao al mundo occidental. Los cacaos más apreciados son los americanos, fundamentalmente los de Venezuela y Ecuador. El cacao procedente de Asia es menos aromático y más pálido, ideal para la elaboración de chocolate con leche y de algunas coberturas. Los países africanos están mejorando de forma notable la calidad, con cruces entre especies botánicas y con avances tecnológicos en todo el proceso de cultivo. El fruto del árbol del cacao, que recibe el nombre de “piña” o “maraca”, es de forma ovalada, de unos 20 a 25 cm de longitud y con un peso comprendido entre 200 y 500 g. En su punto óptimo de madurez presenta una tonalidad dorada o rojiza, con rayas longitudinales, y emite un sonido muy característico al ser golpeado. En su interior, insertadas en una pulpa viscosa, contiene unas 30 a 40 semillas o habas de color pardo y de unos 2 cm de longitud, de las cuales se obtiene el cacao. En estado fresco, las semillas no presentan prácticamente olor y son muy astringentes y amargas; sus apreciadas características organolépticas se deben a un cuidado y tradicional proceso de elaboración que apenas se ha modificado a lo largo de los siglos, conocido como “beneficiado del cacao”. Una vez cortados de los árboles, los frutos maduros se abren mediante machetes y se someten a una etapa de fermentación que permite separar la pulpa de las semillas, a la vez que evita que la semilla germine y favorece el desarrollo del aroma. En las plantaciones más pequeñas esta etapa se realiza envolviendo la pulpa y los granos con hojas de bananeros o en grandes cestas de mimbre, mientras que en las plantaciones más extensas, la fermentación se desarrolla en tanques de madera o ce-


mento. En el proceso intervienen diversos microorganismos, especialmente levaduras del género Candida y Saccharomyces y bacterias de los géneros Lactobacillus, Acetobacter y Gluconobacter. Destaca la fermentación alcohólica que tiene lugar, así como la hidrólisis de la sacarosa y la producción de ácido láctico y ácido acético. El ácido láctico no se suele metabolizar durante el proceso fermentativo sino que las bacterias ácido-lácticas lo oxidan a ácido acético. Durante la deshidratación y el tostado posterior se pierde una cantidad considerable de ácido acético, pero el ácido láctico residual, al ser menos volátil, suele ser el responsable de la acidez del producto final. El exceso de acidez es un defecto en el cacao, de ahí la importancia de un control exhaustivo efectuado por “maestros” expertos en la materia. La actividad de las enzimas proteolíticas será decisiva en la formación de precursores del aroma y del sabor. Una fermentación excesiva conlleva desaminación y descarboxilación de aminoácidos, con la consiguiente formación de ácidos (butírico, propiónico, valérico e isovalérico), responsables de aromas y gustos desagradables. Tras la fermentación, las semillas se secan para evitar su deterioro, exponiéndolas al sol (una semana aproximadamente) o utilizando calor y cámaras de secado (1 o 2 días a no más de 65 °C). La humedad final suele oscilar entre 6 y 7%. Durante el secado se prolongan los cambios químicos iniciados en la fermentación, que son decisivos en las características organolépticas del producto. Después se retiran impurezas, semillas rotas o deficientes, y se clasifican los granos de cacao en función de su tamaño. La última fase es el envasado en sacos de papel o de yute. Las semillas están listas para ser enviadas a la industria chocolatera. La calidad de un lote se establece en función de diversos criterios, entre los que priman el tamaño del grano, el porcentaje de cáscara, contenido en grasa, número de granos defectuosos y aroma del producto. Todo este proceso se realiza en el país de origen. Posteriormente, cuando el cacao en grano llega a la fábrica donde se va a procesar, el primer tratamiento es una limpieza a fondo mediante tamices y cepillos mecánicos para eliminar los últimos restos de polvo, fibras de yute, residuos, etc. Después pasa a trituradores que reducen las semillas a fracciones de tamaño mediano al tiempo que, mediante corrientes de aire, se comienza a eliminar la cascarilla. De estas cascarillas, la industria extrae

sustancias valiosas para diversos usos (teobromina, carbón activo, etc.). A continuación se procede al tostado de las semillas, sometiéndolas a una temperatura de 100 a 140 °C durante 45 a 90 minutos, según las características de la materia prima y del producto al que se va a destinar; así, el cacao en polvo requiere un aroma más acentuado, mientras que para los chocolates se procura obtener un aroma más suave. El tostado facilita la separación total de la cáscara que envuelve a la semilla, contribuye al desarrollo final de su color, aroma y sabor a la vez que favorece la eliminación de ácidos volátiles, y reduce aún más su humedad (hasta entre un 1 y un 2%). Muchas de las reacciones que tienen lugar en el tostado del cacao son similares a las que ocurren en el café y llevan a la formación de pirazinas y de otros compuestos heterocíclicos. En el cacao, una reacción esencial es la formación del compuesto 5-metil-2-fenil-2-hexenal a partir de fenilalanina y de leucina; este compuesto tiene especial impacto en el aroma del cacao, al igual que la 2-acetilpiridina (nota típica a “chocolate”). El sabor amargo obedece a la presencia de teobromina y cafeína, pero también a la de dioxopiperazinas que se forman por fragmentación térmica de las proteínas. Después del tostado, las semillas se enfrían rápidamente para evitar pérdidas de aroma y pasan a un molino, obteniendo la “pasta de cacao”, con un contenido en grasa del 52% aproximadamente. A partir de aquí, el proceso se dirige a la obtención de diversos productos. La Figura 8 esquematiza todo el proceso descrito.

4.2.2. Obtención del cacao en polvo y de la manteca de cacao El cacao en polvo es una materia prima muy utilizada en pastelería, elaboración de galletas, bebidas, helados, etc. Se utiliza preferentemente el producto obtenido por desgrasado de la pasta de cacao, con un contenido en materia grasa próximo al 11%, y que se conoce a nivel industrial como “cacao en polvo desgrasado”. Para su obtención, la pasta de cacao se somete a una elevación de temperatura (90-100 °C) para fundir la grasa y se alcaliniza para neutralizar su acidez. Seguidamente se prensa (400-500 atmósferas) para extraer la mayor parte de la grasa (manteca de cacao). La torta resultante (denominada torta de cacao) se tritura, dando lugar al cacao en polvo.

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Capítulo 2.13.


Figura 8. Esquema del proceso de obtención del cacao y sus derivados.

Por otra parte, la manteca de cacao es desodorizada y envasada convenientemente para su posterior uso en fábricas de chocolate, pastelería, industrias de cosméticos, y otras aplicaciones.

4.2.3. Obtención del chocolate Para obtener el chocolate, a la pasta de cacao o bien a una mezcla de cacao en polvo y manteca de cacao en proporciones adecuadas se le añaden azúcar y aromas y, en determinados casos, leche. La pasta resultante se homogeniza y se refina mediante una fuerte presión que reduce el tamaño de las partículas hasta 25-30 μm. Después se procede al “con-

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chado”, proceso que consiste en remover dicha pasta con potentes agitadores mecánicos con objeto de conseguir una perfecta emulsión y el desarrollo definitivo del aroma del chocolate. El proceso puede durar entre 1 y 3 días. Después se enfría, asegurando una correcta cristalización de la manteca de cacao (factor decisivo en la calidad sensorial del chocolate), se moldea y se envasa. Para que el chocolate no pierda sus cualidades de textura y aroma hay que preservarlo de cuatro grandes enemigos: el tiempo, el calor, la humedad y los olores. Nunca se debe dejar que envejezca, y es esencial respetar la fecha de consumo. La temperatura ideal para su conservación es de 13 a 18 °C, con una humedad relativa del 60%; a temperaturas más elevadas sufre alteracio-


Tabla 5. COMPOSICIÓN EN MACRO Y MICRONUTRIENTES DEL CACAO Y SUS DERIVADOS (REFERIDA A 100 g DE PRODUCTO)

Energía (kcal) Proteínas (g) Azúcares (g) Almidón (g) Fibra (g) Grasa (g): • Saturada • Monoinsaturada • Poliinsaturada Sodio (g) Potasio (g) Calcio (mg) Fósforo (mg) Hierro (mg) Magnesio (mg) Zinc (mg) Vitamina A (UI)b Vitamina E (mg) Bitamina B1 (mg) Vitamina B6 (mg) Ácido fólico (μg)

Cacao en polvoa

Chocolate

Chocolate con leche

Chocolate blanco

Soluble de cacao

255 23 3 13 23 11 6,5 3,6 0,3 0,2 2 150 600 20 500 9 3 1 0,37 0,16 38

449-534 4,2-7,8 50,1-60 3,1 5,9-9 29-30,6 15,1-18,2 8,1-10 0,7-1,2 0,02-0,08 0,4 35-63 167-287 2,2-3,2 100-113 1,4-2,0 3 0,25-0,3 0,04-0,07 0,04-0,05 6-10

511-542 6,1-9,2 54,1-56,9 1,1 1,8 30-31,8 17,6-19,9 9,6-10,7 1,0-1,2 0,06-0,12 0,34-0,47 190-214 199-242 0,8-2,3 45-86 0,2-0,9 150-165 0,4-0,6 0,05-0,1 0,05-0,11 5-10

529 8 58,3 30,9 18,2 9,9 1,1 0,11 0,35 270 230 0,2 26 0,9 180 1,14 0,08 0,07 10

360-375 4-7 70-78 2-8 7 2,5-3,5 1,5-2,1 0,8-1,1 0,1 0,07-0,13 0,44-0,9 30-300 140-320 4-9 100-125 2 Trazas 0,2 0,07 0,03 7,6

Cacao en plovo desgrasado (materia prima). UI: unidades internacionales. Fuente: Rafecas y Codony (Instituto del Cacao y el Chocolate, 2000). a b

nes que, si bien no inciden en su valor nutricional ni producen efectos nocivos para la salud, sí ocasionan modificaciones negativas en su textura y aspecto. Una humedad excesiva provoca pérdida de brillo y aparición de un color blanquecino en superficie. Debe aislarse de olores extraños, ya que la grasa del chocolate los absorbe con facilidad, hasta el punto de convertirlo en incomestible.

4.3. Composición La composición media de las semillas de cacao después del proceso de tostado es: 2% de agua, entre un 52 y un 56% de manteca de cacao, un 11,8% de proteínas, un 6% de almidón, entre un 4 y un 8% de taninos, un 2,7% de cenizas y un 9,3% de fibra. La

composición de los distintos derivados es bastante variable, como muestra la Tabla 5. A título de ejemplo, se comentará la composición de algunos derivados que son ampliamente consumidos directamente o muy utilizados en la industria alimentaria. En primer lugar se hará referencia a los macronutrientes, para pasar después a analizar algunos de los componentes minoritarios con interés nutricional presentes en el cacao.

4.3.1. Macronutrientes 4.3.1.1. Cacao en polvo desgrasado La composición media del cacao en polvo desgrasado es:

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Capítulo 2.13.


• Hidratos de carbono. Contiene un 3% de azúcares simples; de ellos, fructosa y glucosa son los mayoritarios y aparecen en proporciones similares. También contiene sacarosa, rafinosa, estaquiosa y aproximadamente un 13% de almidón. Su contenido en fibra alimentaria es de un 23%, de la cuál sólo un 20% se considera fibra soluble. Destaca la presencia de pentosanos, mucílagos y celulosa. Los azúcares reductores, formados por hidrólisis de la sacarosa durante el proceso de fermentación, desempeñan un papel importante en la generación de compuestos aromáticos en el tostado. • Proteínas. Presenta aproximadamente un 23% de proteínas, si bien se ha estimado que el porcentaje de proteína digerible es sólo del 16 al 17%. Destaca su contenido en histidina, isoleucina, leucina, treonina y valina, mientras que es deficitario en lisina y metionina. • Lípidos. La fracción grasa del cacao desgrasado es del orden del 11%, como se ha indicado anteriormente. Su composición desde el punto de vista cualitativo será similar a la de la manteca de cacao. • Minerales. Destacan su contenido en potasio (2%), sobre todo en relación con el de sodio (0,2%), y su contenido en magnesio (0,5%). También es importante la presencia de fósforo (0,6%), calcio (0,15%), zinc (0,01%) y hierro (0,02%). En cualquier caso, hay que señalar que la biodisponibilidad de estos elementos se encuentra afectada por la presencia de ácido oxálico (0,32-0,50%), fibra y otros componentes de la matriz del cacao. • Vitaminas. Resalta la presencia de ácido fólico y, en menor medida, de vitaminas del complejo B (fundamentalmente B1 y B6), A y E. 4.3.1.2. Manteca de cacao En su composición es relevante la presencia de ácidos grasos saturados, que suponen entre un 59 y un 60% del total; en menor porcentaje aparecen ácidos grasos monoinsaturados (alrededor de un 35%) y poliinsaturados (4%). Destaca la presencia de ácido palmítico (25-26% del total), ácido esteárico (33-38%), ácido oleico (3234%) y, en menor cuantía, los ácidos linoleico, linolénico, aráquico, araquidónico y behénico. La mayor parte de los ácidos grasos se encuentran en forma de triglicéridos (un 98%). Aproximadamente el 80% de estos triglicéridos contienen los ácidos grasos saturados palmítico (P) y esteá-

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rico (Et) en las posiciones 1 y 3, concentrándose el ácido oleico (O) en la posición 2, de modo que los tres glicéridos principales son POEt (40%), EtOEt (30%) y POP (15%). Esta composición difiere claramente en los sustitutos de la manteca de cacao. La manteca de cacao tiene poca influencia en el aroma, pero sí en la textura de los productos elaborados; por ejemplo, aporta al chocolate una gran suavidad al paladar, con una ligera sensación refrescante al fundir en la boca. Funde en un intervalo de temperaturas relativamente estrecho (entre 30 y 40 °C). Presenta color amarillo débil y ligero olor a cacao. Esta grasa tiene la particularidad de cristalizar en formas polimórficas distintas. Parece ser que este comportamiento polimórfico desempeña un importante papel en la aparición del defecto conocido como “florecimiento” del chocolate, que implica la pérdida de brillo y la aparición de un aspecto mate, con manchas blancas o grises en la superficie. Para retrasar su aparición se requiere una adecuada solidificación del chocolate durante su proceso de obtención. 4.3.1.3. Chocolate Se hará referencia principalmente al chocolate (que se conoce popularmente como chocolate “negro”); la composición difiere si se trata de chocolate con leche, chocolate blanco o chocolate con almendras o avellanas. • Hidratos de carbono. El contenido total de hidratos de carbono disponibles (47-65%) corresponde casi totalmente a azúcares, ya que al ser un producto transformado, con una elevada proporción de azúcares como ingrediente, el contenido en almidón del cacao se ve fuertemente diluido (relegándose a un 3% aproximadamente). Destaca el contenido de sacarosa, que puede alcanzar hasta un 57-60%. En el chocolate con leche también aparece lactosa. Su contenido en fibra es menor que en el cacao, como máximo del 9%. • Proteínas. La fracción proteica del chocolate está condicionada por el proceso de elaboración. El chocolate presenta un contenido próximo a 6 g/100 g, mientras que, en el chocolate con leche, el contenido en proteínas aumenta hasta 8-9 g/100 g debido a la adición de leche y sólidos lácteos. La biodisponibilidad y el valor biológico de las proteínas lácteas incrementan su valor nutricional.


• Grasas. El contenido graso del chocolate es de un 29-30% y corresponde, sobre todo, a manteca de cacao. En el chocolate con leche alcanza el 30-32% debido a la suma de la grasa láctea, si bien predomina la manteca de cacao. • Minerales. Su presencia varía en función del resto de los ingredientes, siendo el potasio el elemento mayoritario. También destaca el aporte de magnesio y fósforo. En el chocolate con leche se produce una modificación importante frente a la materia prima (cacao), debido al aporte de calcio y otros elementos como selenio y fósforo. • Vitaminas. Su contenido está afectado por el resto de los componentes del chocolate, pero sigue destacando, como en el caso del cacao, el ácido fólico. En el chocolate con leche se incrementan los niveles de vitamina A. 4.3.1.4. Productos solubles de cacao Es preciso incidir en que estos productos no poseen una formulación específica, por lo que su composición puede ser bastante variable. A continuación se incluyen, como referencia, valores medios de los principales nutrientes. • Hidratos de carbono. El contenido total de hidratos de carbono disponibles es de un 78 a un 82%, con predominio de azúcares simples (90% del total, especialmente sacarosa). El contenido en fibra es menor que el del cacao, aunque depende mucho de la formulación del producto. • Proteínas. La fracción proteica es inferior a la del cacao y se estima entre un 4 y un 7%. • Grasa. Oscila entre el 2,5 y el 3,5%, y corresponde a la manteca de cacao. • Minerales y vitaminas. Su presencia disminuye respecto al cacao, pero sigue siendo interesante el aporte de potasio, magnesio, calcio y ácido fólico. 4.3.1.5. Otros productos Existe en el mercado una amplia gama de productos derivados del cacao, que contienen ingredientes tan diversos como frutas, frutos secos, cereales, leche, nata, mantequilla, azúcar, miel, licores, grasas vegetales parcialmente hidrogenadas, almidón, etc., por lo que es imposible detallar su composición en nutrientes, y especialmente en micronutrientes; su variabilidad queda patente en las

distintas tablas de composición de alimentos, apareciendo incluso variaciones considerables entre los datos aportados por diferentes autores.

4.3.2. Componentes minoritarios del cacao con actividad biológica En el cacao es de destacar la presencia en cantidades muy pequeñas de algunos compuestos que presentan algún efecto sobre el organismo humano. No obstante, hay que precisar que se trata de un grupo de componentes muy numeroso, y las acciones descritas son difícilmente adjudicables a compuestos aislados. Entre los más significativos, se pueden citar los siguientes: • Compuestos fenólicos. En un principio, el interés de estos compuestos se centraba en las características organolépticas que imparten al producto; sin embargo, desde 1960-1970, el interés se centra en su capacidad antioxidante y en su efecto positivo sobre la salud humana. Por otra parte, estos compuestos confieren a la grasa del cacao una particular resistencia a la autooxidación. En las semillas de cacao secas se encuentra aproximadamente un total de 13,5 g/100 g de compuestos fenólicos. Los flavonoides son los más abundantes, destacando catequinas, epicatequinas, antocianidinas y procianidinas. Durante la fermentación, algunos de ellos se convierten en compuestos quinónicos, que proporcionan color marrón a las semillas. Las leucocianidinas son responsables de la astringencia del cacao. Los productos derivados del cacao presentan un contenido variable en flavonoides. En el cacao tostado y descascarillado aparecen entre 0,03 y 0,08 g/ 100 g de catequina, 0,3 a 0,5 g/100 g de epicatequina, 0,08 a 0,17 g/100 g de leucocianidinas, y aproximadamente 0,01 g/100 g de antocianidinas. Otros compuestos fenólicos, presentes en menores concentraciones, son ácido protocatéquico, ácido cafeico y ácido ferúlico. • Fitoesteroles. Como se ha indicado anteriormente, las semillas de cacao contienen alrededor de un 55% de lípidos, que en su conjunto se denomina manteca de cacao; sólo un 0,3% de ella constituye la fracción insaponificable. Dentro de esta fracción se encuentran más de 30 fitoesteroles, cuyo contenido global se cifra en unos 216 mg/100 g, entre

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Capítulo 2.13.


los que destacan el β-sitosterol, el estigmasterol y el campesterol. Los fitoesteroles son compuestos estructuralmente parecidos al colesterol y son un parámetro característico de cada especie vegetal, por lo que su análisis cualitativo sirve para detectar adulteraciones. • Bases xánticas. La teobromina es la base xántica predominante en el cacao, mientras que la cafeína se encuentra en bajas concentraciones y la teofilina aparece en tan baja cantidad que generalmente no se cita su presencia. La teobromina se halla en los granos de cacao ligada muy débilmente a los taninos, y se libera por el ácido acético generado durante la fermentación; parte de esta teobromina pasa a la cascarilla. La pasta de cacao contiene aproximadamente un 1,22% de teobromina y un 0,21% de cafeína, mientras que el cacao en polvo contiene entre 1,89 y 2,69% de teobromina y de un 0,16 a un 0,31% de cafeína. A medida que se adicionan ingredientes al producto final, es evidente que la concentración de bases xánticas irá disminuyendo. Una taza normal de bebida de cacao contiene 0,1 g de teobromina y 0,01 g de cafeína. La Tabla 4 muestra el contenido en cafeína de algunos productos derivados del cacao.

4.4. Interés nutricional 4.4.1. Repercusión del consumo de cacao en la ingesta dietética El chocolate, aparte de su indudable valor como producto de deleite, es también un alimento con alto poder energético, rico en nutrientes y con una considerable presencia de elementos minerales. Es notable su aporte calórico (100 g aportan entre 530 y 550 calorías), de hidratos de carbono y de lípidos, así como de magnesio, hierro y fósforo. En el chocolate con leche se incrementa el aporte proteico y de calcio, con una relación Ca/P más adecuada. Puede considerarse un suplemento energético fácil y de agradable consumo, sobre todo en adolescentes, deportistas, trabajadores sometidos a grandes esfuerzos físicos, etc. Además, contiene cantidades apreciables de antioxidantes naturales como los polifenoles, que ejercen un efecto beneficioso sobre el organismo. El chocolate no favorece el exceso de peso si se toma de forma moderada, en el marco de una dieta equilibrada y adecuada

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al gasto energético del organismo. No obstante, se recomienda, como término medio, que el consumo diario de chocolate no exceda los 20 g. El cacao en polvo posee un valor energético menor que el chocolate, debido a la extracción de una buena parte de la manteca de cacao. En general, todos los productos derivados del cacao presentan un notable aporte de minerales, especialmente hierro, fósforo y magnesio. En cuanto al aporte de grasa, que podría ser uno de los aspectos más discutibles para su consumo, hay que señalar que la presencia en la manteca de cacao de ácidos grasos saturados de cadena larga, especialmente ácido esteárico, y su relación con enfermedades cardiovasculares han sido objeto de numerosos estudios. Algunos de los más recientes puntualizan que no se pueden vincular todos los ácidos grasos saturados a un único concepto de “grasa saturada” y extrapolar una asociación directa con un mayor riesgo de enfermedades cardiovasculares. No está claro que los ácidos esteárico, caprílico y caproico presenten efectos equivalentes a los de otros ácidos grasos como láurico, mirístico o palmítico. Se han apuntado diversos factores por los que el ácido esteárico se comportaría de forma diferente a otros ácidos grasos saturados. Así, se indica que el ácido esteárico libre posee un bajo coeficiente de absorción intestinal, porque se trata de un ácido graso de cadena larga y por su capacidad de formar jabones con el calcio y el magnesio de la dieta (conviene recordar aquí el notable contenido en magnesio del cacao). Los jabones cálcicos del ácido esteárico son unas 10-20 veces más insolubles que los jabones de los ácidos oleico y linoleico. Esto provoca una disminución en la absorción de ácido esteárico y, paralelamente, en la absorción de grasa. En el caso de que el ácido esteárico se encuentre esterificado en la posición 2 del triglicérido (especie minoritaria en la manteca de cacao), éste se absorbe, pero su posterior conversión metabólica a ácido oleico le confiere unos efectos cercanos a los de un ácido graso monoinsaturado. Paralelamente se ha descrito, en estudios con animales de experimentación, que con una alimentación a base de manteca de cacao, las tasas de absorción del colesterol de la dieta resultan inferiores a las producidas con una alimentación a base de aceite de palma, de coco o de maíz. Además, no se produce una elevación de los niveles de LDL-colesterol,


uno de los biomarcadores más utilizados para estimar la incidencia de las grasas sobre las enfermedades cardiovasculares. Los ácidos grasos saturados (láurico, mirístico, palmítico) elevan los niveles de colesterol y de lipoproteínas LDL en suero; el ácido estárico no eleva los niveles séricos de colesterol ni de LDL, aunque puede presentar otros efectos sobre la salud aún no bien definidos, como actividad trombogénica, relación con hipertensión, obesidad u otras patologías. Por lo que respecta a la digestibilidad de la grasa del cacao, los autores coinciden en que resulta satisfactoria, bastante mejor que la de otras grasas consumidas en la dieta habitual; sin embargo, como cualquier otro alimento con un contenido lipídico considerable, no debe ingerirse en cantidades excesivas ni tampoco cuando existan trastornos metabólicos que desaconsejen su consumo.

4.4.2. Posibles efectos fisiológicos del cacao 4.4.2.1. Capacidad de producir adicción En cuanto a la idea de que el consumo de chocolate produce adicción, no se ha podido demostrar científicamente que los componentes del chocolate posean efectos fisiológicos que provoquen un consumo compulsivo. Parece ser que las raíces de este “mito” deben buscarse más bien en su sabor dulce y en su agradable aroma, que hacen de su consumo un acto placentero. 4.4.2.2. Aparición de migrañas La migraña es una cefalea vascular recurrente, caracterizada por dolor intenso y fotofobia, que puede durar horas o días. Suele afectar más a mujeres que a hombres, y algunos alimentos (entre los que se ha incluido tradicionalmente el chocolate) se citan como agentes desencadenantes de este trastorno. El cacao contiene cantidades apreciables de algunas aminas biógenas (especialmente tiramina y β-feniletilamina), por lo que su consumo se ha asociado a la aparición de casos de migraña; no obstante, parece ser que el desencadenamiento de la migraña es multifactorial (alimentación inadecuada, estrés, cambios de horario, otros factores) y la participación de las aminas biógenas alimentarias

no se ha podido establecer de forma concluyente. En cualquier caso, las reacciones adversas a la β-feniletilamina suelen cursar con erupciones en cara y cuello, goteo nasal, jaquecas y en algunos casos, palpitaciones cardiacas, desarreglos intestinales, trastornos visuales y vértigo. Como esta amina es metabolizada en sangre por la monoamino oxidasa y ciertos fármacos antidepresivos inhiben la acción de esta enzima, las personas que toman estos medicamentos presentan un riesgo mayor de sufrir dichas reacciones. 4.4.2.3. Consumo de chocolate y aparición de acné El acné se define como una erupción cutánea inflamatoria que se produce en la proximidad de las glándulas sebáceas de cara, cuello, hombros, u otras localizaciones. Su etiología es desconocida, pero parece tener un importante componente hormonal. Se ha relacionado el acné con el consumo de alimentos ricos en grasa (frutos secos, alimentos fritos...), bebidas de cola, chocolate, e incluso con alimentos ricos en yodo y algunas especias. Sin embargo, estudios más recientes parecen indicar que se relaciona más bien con una ingesta deficitaria de zinc y con los cambios hormonales acaecidos durante la adolescencia. 4.4.2.4. Influencia en la caries dental El chocolate y los caramelos han sido considerados, tradicionalmente, los principales agentes etiológicos en el desarrollo de la caries dental, pero los trabajos científicos en este campo no son concluyentes. En primer lugar, se entiende que la caries dental es un proceso en el que aparecen involucrados diversos factores como los microorganismos responsables de la formación de la placa bacteriana, el tiempo de contacto del alimento con el diente y la higiene bucal. También es decisiva la influencia del propio alimento en virtud de su potencial como sustrato de los microorganismos (por ejemplo, contenido en sacarosa) o, por el contrario, de que sea fuente de elementos minerales que induzcan una mayor resistencia a la caries dental (por ejemplo, aporte de flúor o de calcio). Entre todos estos factores existen complejas relaciones, condicionadas, además, por las propiedades reológicas propias del alimento, como pueden ser su consistencia y adhesividad.

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Capítulo 2.13.


El pH de la placa bacteriana también influye en el desarrollo de la caries; así, valores de pH ácidos contribuyen a un mayor desarrollo de la misma. Se suele utilizar la capacidad de producir ácido en la placa dental o entre los dientes como medida de la capacidad acidogénica de un alimento; el chocolate presenta, en este sentido, una capacidad acidogénica intermedia. Otro sistema de comparación entre alimentos es el denominado “índice de potencial cariogénico”, que se establece respecto a un patrón de sacarosa a la que se le asigna una puntuación de 1,0, y al sorbitol, al que se asigna una puntuación de 0; el chocolate obtendría una puntuación de 0,8, pero con un tiempo de adherencia al diente menor que los de otros productos. De cualquier manera, los estudios efectuados al respecto son escasos y, si bien ponen de manifiesto que el chocolate y sus derivados no están exentos de poder cariogénico, éste es menor que en otros productos. Parece recomendable profundizar en este tipo de estudios, sobre todo, en lo referente a la influencia de la textura y a la capacidad acidogénica del alimento. 4.4.2.5. Efecto estimulante El contenido en cafeína del cacao es insignificante; predomina la teobromina, que presenta un poder estimulante poco significativo en comparación con el de la cafeína. La teobromina, la cafeína y la teofilina comparten diversas acciones fisiológicas, entre las que se incluyen estimulación del sistema nervioso y efecto diurético; sin embargo, difieren en la intensidad de sus acciones, y la teobromina es la que ejerce estas acciones de forma menos pronunciada. Al contrario de lo que sucede con el té y el café, es preciso consumir grandes cantidades de derivados del cacao para lograr una acción estimulante. 4.4.2.6. Efecto antioxidante Los flavonoides desarrollan funciones biológicas importantes en el organismo humano, centra-

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das en su poder antioxidante (ver Capítulo 1.20). En este sentido, hay que señalar que los flavonoides presentes en el cacao poseen una biodisponibilidad elevada. Entre sus acciones beneficiosas se cuenta el papel que ejercen sobre el metabolismo lipoproteico. Como es sabido, la presencia de LDL oxidada es uno de los factores que conducen al desarrollo de la placa de ateroma. Estudios sobre la quercetina, flavonoide que aparece en el cacao, indican que la capacidad antioxidante de este compuesto inhibiría la oxidación de las LDL; asimismo, la quercetina parece reducir la citotoxicidad de las LDL oxidadas. Otros compuestos fenólicos no flavonoides, como los ácidos ferúlico, clorogénico y cafeico, se señalan también como agentes antioxidantes, actuando a nivel de radicales libres; estos compuestos pueden proporcionar una cierta protección frente a algunos tipos de cáncer, aunque dada la complejidad del desarrollo de esta enfermedad, se necesitarían más estudios para establecer claras relaciones. 4.4.2.7. Influencia sobre los niveles de colesterol Los fitoesteroles se absorben en una baja proporción (del orden del 5% del total), pero su interés radica en que existen diversos estudios nutricionales que demuestran una reducción paralela en la absorción intestinal del colesterol de la dieta, ya que interfieren dicho proceso; así, pequeñas cantidades de β-sitosterol bloquean la absorción del colesterol ingerido y favorecen la excreción de ácidos biliares. Los fitoesteroles pueden ejercer efectos apreciables sobre los niveles de colesterol de las LDL, incluso con consumos relativamente bajos; aunque no se ha establecido el principal mecanismo de acción, pueden influir sobre la solubilización de las micelas de colesterol, así como sobre las tasas de síntesis y degradación. Sin embargo, los estudios existentes son todavía escasos y poco concluyentes a este respecto.


5. Resumen  El café, el té, el cacao y sus derivados han sido consumidos desde tiempos inmemoriales y cuentan con una importante presencia en la alimentación actual. En los tres casos, la mayor parte del proceso de obtención debe efectuarse en la propia plantación, ya que un prolongado transporte puede ser sinónimo de deterioro; por tanto, su obtención sigue anclada a la zona de cultivo, siendo las primeras etapas del proceso un punto crítico en la calidad del producto final.  El café procede de las semillas sanas y limpias de las diversas especies botánicas del género Coffea; las más importantes son Coffea arabica y Coffea canephora (o robusta). El café, antes de llegar al consumidor, debe de sufrir un cuidadoso tratamiento, que se inicia con el procesado (por vía húmeda o seca) para obtener el grano, descafeinado (si procede), tostado y molienda. Es durante el tostado cuando el café experimenta mayores cambios tanto en su composición química como en sus atributos sensoriales. Desde el punto de vista nutricional, no aporta prácticamente energía, aunque es de destacar su contenido en ácido nicotínico que se forma durante el tostado. Su mayor interés se debe al carácter de bebida estimulante por su contenido en cafeína, que es mayor que en las infusiones té o en los derivados del cacao. El café descafeinado es desprovisto de la mayor parte de la cafeína. Esta base xántica actúa no sólo a nivel del sistema nervioso central, lo que justifica su carácter excitante, sino también sobre la musculatura cardiaca, sistema digestivo (activando las secreciones digestivas) y a nivel renal (aumentando la diuresis).

efecto antioxidante destacando en especial, el galato de (-)-epigalocatequina (EGCG). En consecuencia, el té verde presenta de forma más marcada, los efectos beneficiosos derivados de la presencia de dichos compuestos: protección frente a radicales libres, actividad antimutagénica, efecto favorable sobre la tensión arterial, niveles de colesterol y triglicéridos en sangre y en enfermedades cardiovasculares, actividad frente a bacterias y virus, protección frente a la caries dental y radiaciones nocivas, influencia positiva en los procesos metabólicos de lipólisis, termogénesis y control de la glucemia, acción estimulante sobre el sistema inmunitario, entre otros efectos.  El cacao procede de las semillas del fruto del árbol del cacao (Theobroma cacao L.) fermentadas, desecadas y limpias. A partir del cacao se obtienen diversos productos, entre los que destacan el chocolate, el cacao en polvo y la manteca de cacao, que serán a su vez, materia prima para otros muchos derivados. El cacao y sus derivados han sido muy apreciados desde hace siglos únicamente por sus propiedades hedónicas; sin embargo, recientemente se ha reconocido su aporte en polifenoles, particularmente flavonoides (procianidinas, catequinas, epicatequinas) con elevado poder antioxidante. Diversos estudios sugieren que el consumo regular y moderado de estos productos puede influir favorablemente en la lucha contra enfermedades cardiovasculares o incluso, en otras patologías como el cáncer. No obstante, parecen necesarias investigaciones futuras para definir la magnitud de estos beneficios y concretar sus posibles mecanismos de acción.

 El té es una bebida obtenida por infusión de las hojas y brotes desecados y convenientemente tratados, de la planta Camellia sinensis. Es la bebida más consumida en el mundo, después del agua. El té se clasifica principalmente en té negro (las hojas han sufrido un proceso oxidativo provocado por las propias enzimas de la planta), té verde (se evita que las hojas sufran este proceso inactivando las enzimas por tratamiento térmico) y té Oolong (las hojas se someten a una oxidación parcial). Este proceso provoca una oxidación de compuestos fenólicos que afecta a las catequinas, compuestos de sumo interés, dado su potente

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Capítulo 2.13.


6. Bibliografía Belitz HD, Grosch W. Química de los alimentos. Acribia. Zaragoza, 1997. Libro de texto que se ha convertido en un clásico para el estudio de la química de los alimentos. Dedica un capítulo a café, té y cacao. Cabrera C, Giménez R, López MC. Determination of tea components with antioxidant activity. J Agric Food Chem 2003; 51: 4427-35. Trabajo de investigación realizado por los autores del presente Capítulo sobre la presencia de compuestos con actividad antioxidante (catequinas, ácido gálico y minerales como Cr, Mn, Se y Zn) en diversos tipos de té. Dolagaray I. El libro del té. Pirámide. Madrid, 1993. Libro ameno y didáctico que aporta una visión general sobre el té; contempla aspectos de su historia, repercusión econó mica y social, cultivo, tipos y propiedades, además de curiosidades acerca de esta legendaria bebida. Mateu M. El libro del chocolate. Nestlé AEPA. Barcelona, 1979. Libro bastante interesante y bien ilustrado, sobre la obtención, composición, propiedades nutricionales, tipos y usos del chocolate. Editado por Nestlé. McKay DL, Blumberg JB. The role of tea in human health: an update. J Am Coll Nutr 2002; 21(1): 1-13. Revisión bibliográfica muy interesante y bien documentada acerca de los posibles efectos del consumo de té sobre la salud humana. Pascual L, Ibáñez C, Cid MC. Estimulantes, condimentos y especias. En: Astiasarán I, Martínez JF (eds.). Alimentos: composición y propiedades. McGraw-Hill Interamericana. Madrid, 1999. Capítulo interesante que incluye té, café y cacao, con especial atención a su clasificación, obtención y composición química. Resulta bastante didáctico. Potter NN, Hotchkiss JH. Ciencia de los alimentos. Acribia. Zaragoza, 1999. En este libro se dedica un capítulo a bebidas, entre las que se incluye café y té, y otro a productos de confitería y chocolate. Presta especial atención al proceso de obtención y a la composición química de estos productos.

Rafecas M, Codony R. Estudio nutricional del cacao y productos derivados. Universidad de Barcelona-Instituto del Cacao y el Chocolate (ICC). Barcelona, 2000. Un estudio muy completo e interesante sobre la composición y valor nutricional del cacao y derivados, encargado por el Instituto del Cacao y el Chocolate a la Universidad de Barcelona. Más información al respecto aparece en la página web de dicho Instituto, que se incluye en el apartado 7, “Enlaces web”. Ranken MD. Manual de industrias de los alimentos. Acribia. Zaragoza, 1993. Incluye valiosa información acerca de la obtención, composición, características organolépticas, entre otros aspectos relevantes del café, té y cacao. Taylor N. El té verde: el secreto natural para una vida más sana. Obelisco. Barcelona, 1998. Libro que recoge los principales trabajos efectuados, hasta el momento de su edición, acerca de los efectos del té verde sobre la salud. El problema de este estudio es que, aunque cita la fuente, no incluye la referencia precisa de la publicación. Varnam AH, Sutherland JP. Bebidas: tecnología, química y microbiología. Acribia. Zaragoza, 1997. Este libro dedica un capítulo al té, otro al café y otro al cacao y derivados. Si bien se centra en composición química y procesado, también hace alusión al interés nutricional de su consumo. Willson KC. Coffee, cocoa and tea. CABI Publishing. New York, 1999. Libro muy completo sobre té, café, cacao y derivados, que abarca cultivo, producción, consumo; también incluye algunos párrafos sobre las propiedades de estos productos. La información bibliográfica es interesante. Wu CD, Wei GX. Tea as a functional food for oral health. Nutrition 2002; 18 (5): 443- 4. Interesante revisión sobre los efectos saludables del consumo de té, si bien no es muy extensa.

7. Enlaces web  www.teahealth.co.uk

 www.caobisco.com

 www.chococao.com

 www.ico.org

 www.cafedecolombia.com

 www.coffeescience.org

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2.14. Nuevas fuentes de proteínas alimentarias

Olga Martínez Augustin Víctor Puerta Fernández María Dolores Suárez Ortega

Capítulo 2.14. Nuevas fuentes de proteínas alimentarias

1. Introducción 2. La leche como nueva fuente proteica 3. Concentrados proteicos 3.1. Efectos biológicos de las proteínas del suero lácteo 3.2. Aplicaciones de los concentrados proteicos de leche de vaca y de sus proteínas mayoritarias 4. Proteínas biológicamente activas de la leche 4.1. Inmunoglobulinas 4.2. Xantina oxidasa (EC 1.2.3.2) 4.3. Lactoferrina 4.4. Lactoperoxidasa (EC 1.11.1.7) 4.5. Lisozima (EC 3.2.1.17) 5. Péptidos biológicamente activos derivados de proteínas de la leche 5.1. Absorción de péptidos a través del epitelio intestinal 5.2. Beneficios de los péptidos bioactivos 5.3. Macropéptido 6. Factores de crecimiento 6.1. Extractos de factores de crecimiento de leche bovina 6.2. Factor de crecimiento transformante β 6.3. Factor de crecimiento epidérmico y factores de crecimiento relacionados 6.4. Otros factores de crecimiento 7. Hidrolizados enzimáticos de proteínas lácteas 7.1. Principales alergenos de la leche de vaca 7.2. Beneficios de los hidrolizados de proteínas 7.3. Características esenciales de los hidrolizados de proteínas 7.4. Obtención de hidrolizados proteicos 7.5. Caracterización de los hidrolizados enzimáticos de proteínas

7.6. Adecuación nutricional de las fórmulas hipoantigénicas 7.7. Eficacia de los hidrolizados de proteínas en la prevención y el tratamiento de la alergia a la leche de vaca 8. La soja como nueva fuente proteica 8.1. Actividad biológica de la proteína de soja 9. Resumen 10.Bibliografía 11.Enlaces web

Objetivos n Comprender el potencial de las fracciones proteicas de leche y soja como alimentos funcionales y como ingredientes en la tecnología de alimentos. n Conocer las aplicaciones de los concentrados de proteínas de la leche de vaca y productos derivados de proteínas aisladas de la leche de vaca. Saber sus efectos biológicos. n Reseñar las principales proteínas bioactivas de la leche de vaca. Conocer sus características, sus efectos y sus aplicaciones nutricionales y tecnológicas. n Conocer los principales péptidos activos derivados de las proteínas de la leche y su actividad biológica. n Reseñar los principales factores de crecimiento presentes en la leche. Identificar sus actividades y características. n Conocer los principales alergenos de la leche de vaca. n Conocer las aplicaciones de los hidrolizados de proteínas y sus efectos biológicos. n Describir las ventajas de la utilización de hidrolizados enzimáticos de proteínas, sus características y su proceso de obtención. n Conocer los métodos de evaluación de los hidrolizados de proteínas de la leche. n Conocer los principales productos proteicos derivados de la soja y sus principales aplicaciones. n Conocer los principales efectos biológicos de la proteína de soja.

1. Introducción

L

as tendencias actuales de la industria alimentaria incluyen la elaboración tanto de alimentos de alto valor añadido como de aditivos que mejoren las características de otros alimentos. En los últimos años la nutrición y la tecnología de los alimentos están experimentando una profunda transformación debido al desarrollo del concepto de alimentos funcionales: alimentos y componentes alimentarios que, tomados como parte de la dieta, proporcionan beneficios más allá de sus valores nutricionales tradicionales, bien sea mejorando una función del organismo o reduciendo el riesgo de una enfermedad (ver Capítulo 2.16). Los alimentos funcionales, en la medida en que implican nuevos procesos de obtención, nuevos nutrientes o proporciones diferentes de los mismos, pueden considerarse “nuevos alimentos”. Es evidente, que además del valor terapéutico que estos alimentos tienen, su obtención es de gran interés para la industria alimentaria por la repercusión económica que supone el desarrollo y la comercialización de este tipo de alimentos y de productos que los contengan. Las proteínas y los péptidos están desempeñando un papel muy importante tanto en la tecnología de ingredientes como en la de producción de alimentos funcionales y nutracéuticos (alimentos que han cambiado las cualidades habituales de presentación, palatabilidad, etc.). El desarrollo de la tecnología de producción de proteínas y péptidos derivados viene determinado por el hecho de que, además de su papel nutricional por ser fuente de aminoácidos, son capaces de ejercer diferentes efectos biológicos específicos. Como consecuencia, su presencia en determinados alimentos puede hacer que estos se consideren alimentos funcionales y, por tanto, tengan un gran valor añadido desde el punto de vista nutricional, terapéutico e industrial. Las tecnologías de producción de péptidos y proteínas han llegado a desarrollarse hasta el punto de que actualmente se comercializan productos que contienen proteínas específicas aisladas de distintos alimentos e incluso péptidos específicos.

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Capítulo 2.14.

Nuevas fuentes de proteínas alimentarias

2. La leche como nueva fuente proteica De los alimentos utilizados como fuentes de proteínas funcionales, probablemente la leche es el alimento del que más productos proteicos de valor añadido se obtienen en la actualidad. En el Capítulo 2.3 se recoge una gran cantidad de información sobre la composición proteica de la leche de vaca. Brevemente, las proteínas de la leche de vaca se pueden dividir en dos clases principales en función de su capacidad para precipitar a pH 4,6. Así, las caseínas precipitan a este pH y constituyen el 80% del total de las proteínas de la leche, mientras que el líquido amarillo que se obtiene después de eliminar las caseínas se denomina suero lácteo y contiene como proteínas principales la β-lactoglobulina y la α-lactoalbúmina, además de una serie de proteínas minoritarias (lactoperoxidasa, lactoferrina, inmunoglobulinas, etc.), de gran interés por sus efectos biológicos (ver apartado 4). Además, las caseínas y las proteínas del suero lácteo contienen en sus secuencias péptidos que pueden ser liberados por hidrólisis enzimática y que poseen actividades biológicas muy interesantes (ver apartado 5). Por último, la leche aporta una serie de proteínas que poseen actividad implicada en el mantenimiento, la reparación o la proliferación celular. De hecho, actualmente se piensa que estos factores pueden tener un papel importante en la maduración y la función del sistema intestinal inmaduro y del sistema inmune. Además, algunos de ellos son muy importantes en la reparación de lesiones tisulares en el intestino. Estos factores se han englobado en la categoría de factores de la leche denominados factores de crecimiento (ver apartado 6). Aunque los componentes biológicamente activos de la leche suponen menos del 0,08% del total de sólidos, excluyendo la α-lactoalbúmina, algunas de las fracciones pueden llegar a tener tal valor añadido que hacen rentable su obtención. Las proteínas de leche de vaca son utilizadas en la elaboración de fórmulas destinadas a la alimentación infantil. Es frecuente la aparición de alergias a proteínas de leche de vaca en los niños alimentados con estas fórmulas, especialmente en prematuros y en aquellos con antecedentes familiares de alergia. Con el fin de evitar la aparición de estas alergias y de tratarlas, las proteínas de leche de vaca pueden

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ser sometidas a hidrólisis de modo que se evite la presencia de proteínas nativas y de péptidos alergénicos. Además de las alergias, existen diversas patologías que cursan con alteraciones en la permeabilidad del intestino y en su funcionalidad. En estos casos está indicado el uso de hidrolizados enzimáticos de proteínas, ya que por un lado evitan la aparición de alergias y por otro aportan una fuente de nitrógeno predigerido y de fácil absorción (ver apartado 7 y Capítulo 4.42). Los productos proteicos derivados de la leche que poseen interés por su valor biológico y terapéutico comprenden, entre otros, los siguientes: 1. Concentrados proteicos. 2. Proteínas específicas aisladas del suero lácteo, como α-lactoalbúmina, β-lactoglobulina, lactoferrina, lactoperoxidasa, inmunoglobulinas o caseínas. 3. Péptidos bioactivos. 4. Factores de crecimiento. 5. Hidrolizados enzimáticos de proteínas.

3. Concentrados proteicos Actualmente se pueden obtener concentrados proteicos a partir de leche total (Total Milk Protein Concentrates, TMPC) y del suero lácteo (Whey Protein Concentrates, WPC). Los concentrados de proteínas del suero lácteo o lactosuero se obtienen generalmente mediante ultrafiltración, o bien mediante una combinación de procesos (ultrafiltración, electrodiálisis y cristalización de la lactosa) que tienen como objeto eliminar algunos de los componentes del suero (agua, lactosa y minerales). Estos concentrados tienen como máximo un 80% de proteína. Además, pueden obtenerse fracciones aisladas del suero lácteo que contienen todas sus proteínas (Whey Protein Isolates, WPI) y caseinatos. Las fracciones de proteínas totales aisladas del lactosuero contienen normalmente un 95% de proteína (siempre más del 80%) y se obtienen mediante técnicas de adsorción, por lo que actualmente son bastante más caras. También se obtienen preparados que contienen sólo α-lactoalbúmina o β-lactoglobulina, proteínas mayoritarias del suero lácteo. De los productos mencionados, los preparados que contiene mezclas de proteínas del suero lácteo (concentrados y fracciones aisladas) han mostrado tener una serie de actividades biológicas caracte-

O. Martínez Augustin | V. Puerta Fernández | M.ª D. Suárez Ortega

rísticas. En este apartado se discutirán los efectos biológicos descritos hasta la fecha para estos preparados, además de las principales aplicaciones de todos los concentrados y preparados procedentes de leche de vaca y de las proteínas mayoritarias de la leche de vaca.

3.1. Efectos biológicos de las proteínas del suero lácteo En general, las principales actividades descritas en la bibliografía para el conjunto de las proteínas del suero son, por un lado, su actividad anticancerosa y más concretamente su papel protector frente al cáncer de colon, y por otro su papel estimulador de la respuesta inmune. 1. Actividad anticancerosa de las proteínas del suero lácteo. La actividad anticancerosa de las proteínas del suero lácteo ha sido estudiada en modelos animales en los que se inducen tumores. En estos modelos se ha demostrado que la administración de estas proteínas es más eficaz que la administración de proteínas de otras fuentes proteicas (proteínas cárnicas, caseínas o proteínas de soja) en la reducción de la incidencia de tumores de colon, así como del número y de la extensión de los mismos. Por otra parte, estudios in vitro con células en cultivo han demostrado que las proteínas del suero y fracciones de las mismas son capaces de inhibir selectivamente el desarrollo de líneas celulares de cáncer de mama y próstata. La hipótesis más aceptada que explica el efecto protector de las proteínas del suero frente al cáncer de colon está relacionada con el aumento de las concentraciones tisulares de glutatión mediado por dichas proteínas. Este aumento es debido no sólo al alto contenido en selenio de las proteínas del suero, sino también a la presencia de grupos γ-glutamil-cisteína que son el sustrato para la síntesis de glutatión y están presentes mayoritariamente en la fracción de albúmina sérica. El glutatión es el sustrato de dos clases de enzimas que catalizan la detoxificación: la glutatión peroxidasa dependiente de selenio y la familia de las glutatión transferasas. Según esta teoría, la actividad anticarcinógena esta relacionada con ambas enzimas. Por un lado, la glutatión peroxidasa reduce el peróxido de hidrógeno, los radicales libres y las especies

reactivas del oxígeno, que pueden dañar el DNA. Por otro lado, la familia de las glutatión transferasas cataliza la conjugación de compuestos tóxicos, incluidos mutágenos y carcinógenos, para su eliminación del organismo. 2. Efecto de las proteínas del suero lácteo sobre la respuesta inmune. Las proteínas del suero parecen potenciar la respuesta inmune, tanto humoral como celular. La acción inmunomoduladora puede estar relacionada también con el aumento de la concentración de glutatión mediada por las proteínas del suero. De hecho, el glutatión es necesario para la actividad y proliferación linfocitaria, particularmente de las células T.

3.2. Aplicaciones de los concentrados proteicos de leche de vaca y y de sus proteínas mayoritarias Los concentrados y preparados de lactosuero y los caseinatos tienen múltiples aplicaciones, de las que una de las más importantes es la elaboración de hidrolizados de proteínas (ver apartado 7). Las características principales y comunes a todos los preparados y concentrados de proteínas de leche de vaca son su capacidad para inmovilizar agua, formar espumas y gelificar. Además, son buenos agentes emulsificantes, aunque no tan buenos como la albúmina de huevo. Por su propiedad de inmovilizar agua se utilizan en la elaboración de preparaciones de carne picada (surimi, carnes enlatadas). Por otra parte, sus propiedades gelificantes y emulsificantes los hacen útiles en la fabricación de salsas, natillas y rellenos para pasteles. Con estos fines, los concentrados de proteínas del suero lácteo son los más útiles, ya que además de ser más baratos de obtener que las fracciones aisladas del suero lácteo, los geles que forman son estables durante la esterilización y la congelación. Tanto los concentrados de proteínas totales de la leche como los de proteínas del suero lácteo se pueden utilizar en la fortificación de alimentos y bebidas, y son útiles como sustitutos de proteínas de otras fuentes en la fabricación de alimentos. La información disponible sobre las aplicaciones de las proteínas mayoritarias del suero lácteo

487

Capítulo 2.14.


es muy limitada, ya que tanto los procesos para su obtención como la evaluación de su funcionalidad son en muchos casos guardados celosamente por las industrias alimentarias. No obstante, se sabe que la α-lactoalbúmina es útil en la elaboración de zumos gracias a su alta solubilidad en un rango muy amplio de pH (3 a 9).También es útil como blanqueador de cafés y en la elaboración de fórmulas infantiles diseñadas para parecerse lo más posible a la leche humana, la cual contiene una alta cantidad de α-lactoalbúmina, mientras que no contiene β-lactoglobulina. La β-lactoglobulina puede también ser utilizada en la elaboración de bebidas ácidas, merengues, postres y surimi.

4. Proteínas biológicamente activas de la leche Las proteínas del suero lácteo suponen aproximadamente el 20% de las proteínas de la leche de vaca. Entre estas proteínas se incluyen la α-lactoalbúmina, la β-lactoglobulina, la lactoferrina (LF), la lactoperoxidasa (LPx), las inmunoglobulinas (Ig) y una gran variedad de factores de crecimiento (ver Capítulo 2.3). Las principales características de las proteínas biológicamente activas de la leche de vaca se encuentran recogidas en la Tabla 1.

4.1. Inmunoglobulinas La leche contiene diversas clases de inmunoglobulinas, como IgG1, IgG2, IgA e IgM. Las IgG constan de dos cadenas ligeras (20.000 Da) y dos cadenas pesadas (50.000 Da), aunque hay bastante heterogeneidad, como indican las diferencias encontradas en el peso molecular de distintas IgG. La IgG puede resistir la digestión gástrica. Tanto la IgA como la IgM son similares a la IgG, excepto en que existe un octapéptido unido a las cadenas pesadas de la IgA. La IgA existe como dímero pero puede encontrarse formando parte de un complejo denominado IgA secretora. En este caso los dímeros de IgA se encuentran unidos por una cadena denominada componente secretor, que protege a la IgA secretora de la proteóli-

488

sis haciendo que sea resistente a la digestión gástrica. Por su parte, la IgM está formada por cinco subunidades unidas por enlaces disulfuro, formando un círculo o estrella. Se ha demostrado que las inmunoglobulinas aglutinan bacterias, neutralizan toxinas e inactivan virus. Además, la IgA secretora es capaz de prevenir la adherencia de bacterias patógenas a las células epiteliales, uniéndose a sus pili. Este hecho es particularmente importante en neonatos. La IgA presente en la leche y el calostro protege frente a patógenos bacterianos, proporcionando una inmunidad pasiva en el neonato hasta que su barrera intestinal llega a ser funcionalmente madura. Además, el componente secretor de la IgA es capaz de neutralizar virus y toxinas bacterianas. Hay algunas pruebas de que la IgM es más eficiente que otras inmunoglobulinas en la fijación del complemento, la neutralización de virus y la aglutinación de bacterias, y se ha demostrado que defiende frente a patógenos Gram-negativos como Escherichia coli y Salmonella.

4.2. Xantina oxidasa (EC 1.2.3.2) La leche contiene 120 mg/l de xantina oxidasa. Esta es una enzima bastante inespecífica que se encuentra inicialmente en la membrana de los glóbulos de grasa, pero que también está presente en forma soluble. La xantina oxidasa contiene la mayoría del hierro de la leche y cataliza la oxidación de NADH, aldehídos, xantina e hipoxantina, utilizando oxígeno, citocromo c, ferricianuro y NAD+ como aceptores. En este proceso se produce superóxido (O2-) y peróxido de hidrógeno (H2O2) y puede activarse el sistema de la lactoperoxidasa en la leche (ver apartado 4.4). La xantina oxidasa se ha relacionado con el sabor oxidado de la leche y productos lácteos, que se cree es resultado de la producción de superóxido por esta enzima. Por otra parte se ha descrito que, junto con la lactoperoxidasa, es la principal responsable de la oxidación del ascorbato en la leche cruda. En los años 70 hubo una gran controversia en relación con la xantina oxidasa, ya que se la implicó en la aterosclerosis de individuos que consumían leche homogeneizada. La teoría que


Tabla 1. PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS DEL SUERO LÁCTEO Y DE OTRAS PROTEÍNAS ACTIVAS DE LA LECHE Proteínas

% de las proteínas del suero lácteo

Contenido en la leche desnatada

Peso molecular (x 103 Da)

β-lactoglobulina

51

3,3 g/l

18

α-lactoalbúmina

11

0,7 g/l

14

Albúmina sérica

5

0,3 g/l

66

Proteosa y peptonas

20

1,0 g/l

4-40

Proteínas biológicamente activas

13

Inmunoglobulinas IgG1 IgG2 IgA IgM

Cofactores

Sensibilidad al calor

700 mg/l 153-163 146-154 385-417 1.000-960

Componente secretor

Ninguno

Muy sensibles a pH < 6, pero estables a pH > 6

79

Xantina oxidasa

275-300 (subunidad 155)

FAD

Estable: 72 ºC/15 s Se inactiva: 77 ºC/15 min

Lactoferrina

100 mg/l

76,5

HCO3-

Termoestable a 100 ºC/ 5 min (pH = 4)

Lactoperoxidasa

30 mg/l

78

SCN- y H2O2

Estable 72 ºC/15 s

0,13 mg/l

14,3-14,6

SCN- y HCO3promueven su actividad

Lisozima

relaciona la incidencia de aterosclerosis con la xantina oxidasa de la leche se basa en que al homogeneizar la leche esta enzima queda aislada en los pequeños glóbulos de grasa que se forman, siendo así fácilmente absorbible. De este modo, la enzima llega al torrente sanguíneo, donde puede atacar al plasmalógeno tisular de las paredes de las arterias y partes del músculo cardiaco. Como consecuencia de la cicatrización de las lesiones resultantes de este ataque, se producirían depósitos de colesterol que serían los causantes de la aterosclerosis. Sin embargo, ni la absorción de la xantina oxi-

Termoestable

dasa de la leche, ni la relación xantina oxidasadegradación de plasmalógeno han sido nunca demostradas. Estudios recientes han demostrado que la xantina oxidasa de la leche puede tener actividad antibacteriana, ya que puede catalizar la reducción de nitrito dando lugar a la producción de óxido nítrico (NO) y posiblemente de peroxinitrito. Por otra parte, el aislamiento de la enzima con objeto de activar la lactoperoxidasa en preparados para la alimentación animal podría tener interés industrial (ver apartado 3.4).

489

Capítulo 2.14.


4.3. Lactoferrina La lactoferrina es una de las principales proteínas de la leche humana, constituyendo entre el 10 y el 30% de la proteína total en función del estado de lactancia (hasta 7 mg/ml en calostro y 1,6 mg/ ml en leche). Así, un neonato alimentado al pecho ingiere del orden de 3.000 mg/día de lactoferrina durante los siete primeros días, y esta ingesta disminuye hasta 1.000 mg/día en las tres semanas siguientes. El calostro bovino y la leche de vaca también contienen lactoferrina en concentraciones de 1 mg/ml y 0,1 mg/ml, respectivamente. Esta proteína, perteneciente a la familia de la ferritina, es producida por distintos tejidos, incluyendo células del sistema inmune, y forma parte de distintas secreciones como la saliva, la leche o las lágrimas. La lactoferrina es una glicoproteína con dos lugares de glicosilación. Además, tiene dos puntos de unión a Fe3+. De hecho, se ha estimado que el 8-30% de la lactoferrina nativa está saturada con hierro. La unión de la lactoferrina al hierro, a diferencia de la unión de la transferrina, es resistente al medio ácido. La lactoferrina es una proteína ácida, termoestable y resistente a la digestión por tripsina y quimotripsina pero que puede ser hidrolizada por pepsina, liberándose como consecuencia un péptido con actividad antimicrobiana denominado lactoferricina B. Se han atribuido múltiples acciones biológicas a la lactoferrina: 1. Transporte de hierro. La lactoferrina parece estar implicada en el transporte de hierro a través del borde en cepillo del duodeno, pero este aspecto de su función es todavía controvertido. 2. Actividad bacteriostática y antiviral. Esta proteína tiene actividad bacteriostática frente a un amplio espectro de bacterias Gram-negativas y Gram-positivas. Se cree que, al unirse al Fe3+, lo secuestra y lo hace por tanto no disponible para los microorganismos como Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Klebsiella pneumoniae y algunas especies de Streptococcus. No obstante, algunas bacterias entéricas producen fenolato y sideróforos que tienen más afinidad por el hierro que la propia lactoferrina, y que pueden por tanto liberarlo de la misma y proporcionárselo a las bacterias Gram-negativas para su metabolismo. Además, se ha descrito recientemente un mecanismo por el cual las bacterias pueden directamente unirse a la lactoferrina o a la ferritina y utilizar su hierro.

490

Asimismo, la lactoferrina es capaz de producir alteraciones en la membrana bacteriana que conducen a la pérdida de su integridad y por tanto a la muerte de las bacterias. Se ha demostrado que la lactoferrina podría liberar lipopolisacáridos de las membranas celulares de las bacterias Gram-negativas. Otro mecanismo de acción implicaría la unión de la lactoferrina a un grupo de moléculas llamadas porinas, induciendo cambios en la permeabilidad de la membrana. Entre los principales objetivos de la lactoferrina destaca el Helicobacter pylori. Varios estudios han demostrado que la lactoferrina es eficaz en la curación de las úlceras producidas por H. pylori y podría ser un nuevo agente que, en conjunción con los antimicrobianos, podría ser útil en el tratamiento de la úlcera. Esta capacidad antimicrobiana no es exclusiva de la lactoferrina íntegra, sino que se ha demostrado que la lactoferricina posee actividad antimicrobiana. Además, la lactoferrina inhibe la replicación de virus que causan enfermedades en humanos como el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), el citomegalovirus y el herpes símplex tipo I. 3. Actividad reguladora del crecimiento celular. La lactoferrina puede unirse a gran variedad de células animales a través de un receptor específico. De hecho, se une a muy diversas células sanguíneas normales y leucémicas y, en su forma saturada de hierro, es un inhibidor muy activo de la mielopoyesis, por lo que se ha propuesto que puede ser útil en el tratamiento de la leucemia. Además, actúa como factor de crecimiento esencial para líneas celulares de linfocitos. Por otra parte, se ha demostrado en modelos animales en los que se induce la formación de tumores en el tracto gastrointestinal que la administración de lactoferrina reduce el desarrollo de pólipos sin producir efectos tóxicos en las células del epitelio intestinal. En relación con estas observaciones, se ha descrito en modelos animales que la lactoferrina disminuye la formación de tumores, la angiogénesis y la formación de metástasis. Existen datos que sugieren que esta proteína es capaz de estimular el crecimiento celular en el intestino, de mejorar la función digestiva y de inducir el crecimiento de la microbiota no patógena intestinal. Existe una opinión generalizada favorable a añadir lactoferrina a las fórmulas destinadas a nutrición infantil. Con este fin, se ha producido recien-


temente un toro transgénico que expresa el gen humano de lactoferrina con el fin último de producirla para su adición a fórmulas infantiles. Además, por su actividad bactericida y bacteriostática, la lactoferrina se añade a productos destinados a disminuir el crecimiento de bacterias en carnes.

4.4. Lactoperoxidasa (EC 1.11.1.7) La lactoperoxidasa es una de las enzimas cuya concentración en la leche se incrementa cuando la concentración de otras enzimas protectoras como la lisozima, la lactoferrina o las inmunoglobulinas disminuye. Los efectos bactericidas y bacteriostáticos de la lactoperoxidasa sobre una gran variedad de bacterias han sido ampliamente demostrados. De hecho, esta enzima no tiene actividad antibacteriana por sí sola, sino que oxida el tiocianato (SCN-) a hipotiocianato (OSCN-) en presencia de peróxido de hidrógeno, según la siguiente reacción: H2O2 + SCN- → H2O + OSCNEl hipotiocianato es un agente oxidante de vida corta que reacciona con los grupos sulfhidrilo y amino de enzimas necesarias de las vías metabólicas de muchos microorganismos. Además, el hipotiocianato daña la membrana citoplasmática de bacterias Gram-negativas como Escherichia coli y libera aminoácidos y potasio. Se ha observado que la exposición de bacterias a hipotiocianato produce la muerte de éstas en una o dos horas, como consecuencia de la inhibición de la absorción de nutrientes y de la síntesis de proteínas, DNA y RNA. La inhibición de bacterias Gram-positivas es más difícil. No obstante, los productos de oxidación de la lactoperoxidasa inhiben el transporte de ácido glutámico, valina, lisina y fenilalanina en bacterias productoras de ácidos como Lactobacillus acidophilus. Enzimas como la aldolasa y la hexokinasa son también inhibidas por el hipotiocianato. El factor limitante en la actividad lactoperoxidasa en leche es la concentración de los sustratos de la reacción. De hecho, la lactoperoxidasa de la leche puede activarse adicionando 10 partes por millón (ppm) de SCN- y 8 ppm de H2O2. Así, la Federación Internacional de Productos Lácteos (The International Dairy Federation) ha publicado

un procedimiento para la conservación de la leche en países en desarrollo, que carecen de sistemas refrigerados para transportarla, que consiste en la adición de H2O2 y SCN- con el fin de activar la lactoperoxidasa. Como consecuencia de su actividad bacteriostática, la lactoperoxidasa se utiliza en el mantenimiento de la leche y con el fin de prolongar la vida media de productos lácteos frescos y pasteurizados. De hecho, la activación de la lactoperoxidasa de la leche puede retrasar el crecimiento bacteriano hasta 8 días en comparación con leche no tratada y almacenada a 10 ºC. Aunque la peroxidasa no es un inhibidor eficaz del crecimiento de bacterias productoras de ácido láctico, sí que puede, como se ha señalado anteriormente, inhibir en parte el crecimiento de estas bacterias y por tanto evitar su función como iniciadoras en la producción de productos lácteos fermentados y de queso. Esta inhibición se puede evitar, si se desea, mediante la adición de cisteína a la leche o seleccionando cepas bacterianas resistentes a la peroxidasa. La lactoperoxidasa puede ser utilizada en la elaboración de quesos ya que, además de incrementar la vida media del queso, suprime el crecimiento de bacterias coliformes en el queso Camembert y mejora sus características organolépticas. En varios países de Europa se comercializan actualmente productos destinados a la alimentación del ganado que contienen lactoperoxidasa activada, ya que se ha demostrado que mejora la ganancia de peso de los terneros y reduce la incidencia de diarrea. Esta aplicación es muy interesante en estos países, ya que el uso de antibióticos en la alimentación del ganado, al contrario de lo que ocurre en los Estados Unidos, está prohibido. Otras aplicaciones de esta enzima derivan de su adición a cremas en pastelería con el fin de incrementar su vida media, o a pastas de dientes y cosméticos, en los que esta enzima reduce la presencia de Campylobacter. En estos productos se utilizan sistemas de activación de la peroxidasa como preparaciones que contienen amiloglicosidasa y glucosa oxidasa, las cuales generan peróxido de hidrógeno a partir del almidón o la glucosa presentes en la saliva, lo que activa el sistema lactoperoxidasa. Otros sistemas de activación de la lactoperoxidasa utilizan tiocianato y glucosa, o xantina oxidasa que, mediante la conversión de

491

Capítulo 2.14.


purinas a ácido úrico, produce radicales superóxido y peróxido de hidrógeno. No obstante, existe el riesgo de que estos procesos produzcan la oxidación de lípidos en productos como las fórmulas infantiles. Por último, la lactoperoxidasa es útil en el marcaje enzimático de anticuerpos o antígenos utilizados en la elaboración de sistemas de enzimoinmunoensayo para la investigación o el diagnóstico médico.

4.5. Lisozima (EC 3.2.1.17) La lisozima es una enzima presente en la leche de algunas especies, especialmente en la leche humana. Existen dos tipos de lisozima: la que se encuentra en la clara del huevo de gallina y que se conoce como lisozima c o lisozima tipo pollo, y la que se encuentra en la yema del huevo de ganso y se conoce como lisozima tipo ganso o lisozima g. Las lisozimas equina y humana son del tipo c, mientras que la leche de vaca contiene una mezcla de las dos variantes. La lisozima contiene 4 puentes disulfuro y la actividad de la enzima puede ser mantenida siempre que al menos dos de estos puentes estén intactos. La capacidad hidrolítica de la lisozima depende de su concentración y de la concentración de iones como el bicarbonato (HCO3-) y el tiocianato (SCN-). Esta enzima es bastante resistente al calor, principalmente a pH ácido, aunque existe gran cantidad de factores que influyen en su estabilidad. La lisozima (N-acetilmuramida glicanohidrolasa) es una proteína básica que inactiva gran cantidad de microorganismos al unirse a la pared bacteriana y romper el enlace β-1,4 entre el ácido N-acetilmurámico y la N-acetilglucosamina. Las bacterias Gram-positivas son en general más susceptibles a la hidrólisis por lisozima que las Gram-negativas. Esta mayor susceptibilidad se atribuye al hecho de que la pared celular de las bacterias Gram-positivas posee una estructura más simple, constituida en un 90% por peptidoglicanos. La lisozima puede además actuar inhibiendo la migración de los neutrófilos al foco de la inflamación, actuando por tanto como un agente antiinflamatorio.

492

5. Péptidos biológicamente activos derivados de proteínas de la leche En los últimos años viene desarrollándose un interés creciente por fragmentos específicos de las proteínas de la dieta que poseen, además de valor nutricional, capacidad moduladora de procesos fisiológicos. Toda fuente de proteína alimentaria es susceptible de aportar péptidos funcionales, de forma que aparte de los de la leche humana y de vaca, que son los más estudiados, se han aislado péptidos a partir de hidrolizados enzimáticos de proteínas muy diversas, procedentes de sardina, maíz, soja, gelatina, etc. Los péptidos bioactivos son generados espontáneamente durante la digestión in vivo, y pueden obtenerse también mediante digestión enzimática in vitro, empleando enzimas proteolíticas de origen tanto animal como microbiano. Prueba de la importancia de estos péptidos son los distintos efectos fisiológicos obtenidos variando la fuente proteica. Así, se han obtenido mejores respuestas inmunológicas en ratones alimentados con hidrolizados de lactoalbúmina que con hidrolizados de caseína, mejor respuesta inmune con caseína que con proteína de legumbres, y menor presión arterial en individuos alimentados con proteína vegetal que con proteína de origen animal. La literatura científica evidencia que estos péptidos pueden atravesar el epitelio intestinal y llegar a tejidos periféricos por medio de la circulación, pudiendo por tanto ejercer efectos tanto localmente (tracto gastrointestinal), como a nivel sistémico. Así, se han demostrado diversas acciones en el ámbito de los sistemas digestivo, inmune y cardiovascular. Existe un gran número de péptidos derivados de leche humana y de vaca, siendo la caseína la mayor fuente de estos péptidos, aunque las proteínas del suero también contienen fragmentos con actividad biológica. La leche humana y la de vaca dan lugar a distintos péptidos, debido a la variabilidad de las proteínas de una especie respecto a la otra. Por ejemplo, la caseína de la leche de vaca está formada por caseína αS1, αS2, β y κ, mientras que la caseína humana contiene sobre todo caseína β y un poco de caseína κ. En la Tabla 2 se reflejan los principales péptidos


Tabla 2. PRINCIPALES PÉPTIDOS BIOACTIVOS DERIVADOS OBTENIDOS POR HIDRÓLISIS DE LAS PROTEÍNAS DE LECHE HUMANA Y DE VACA Proteína

Biopéptido

Caseína α

α-casomorfina

V

Actividad opiácea

Caseína α-exorfina

V

Actividad opiácea

Casoquinina

V

Actividad antihipertensiva

Caseína β

Caseína κ

α-lactoalbúmina

Origen de la leche

Actividad descrita

β-casomorfina

H/V

Act. opiácea

Casoquinina

H/V

Act. inmunomoduladora + antihipertensiva

Caseinfosfopéptido

H/V

Biodisponibilidad mineral

Caseinmacropéptido

V

Modulación de la motricidad gastrointestinal y liberación de hormonas

Casoxina

H

Antagonista opiáceo

Casoplatelinas

H

Actividad antitrombótica

α-lactoalbúmina

H/V

Actividad opiácea

V

Actividad opiácea

fragmentos 50-53 β-lactoglobulina

β-lactorfinas

+ antihipertensiva Lactoferrina

Lactoferrosina

Lactotransferrina

bioactivos obtenidos por hidrólisis de las proteínas de leche humana y de vaca. Hoy en día existen diferentes fórmulas nutricionales en el mercado que contienen péptidos activos derivados de leche de vaca (Modulen IBD®, Nestlé Clinical Nutrition; Reconvan®, Fresenius). El tipo y cantidad de los péptidos varía de unas fórmulas a otras dependiendo de la fuente proteica utilizada (caseína, lactoalbúmina, soja, carne) y del grado y tipo de hidrólisis enzimática empleada (ver Capítulos 4.3 y 4.5).

5.1. Absorción de péptidos a través del epitelio intestinal La mayor parte de una proteína dada es absorbida en forma de péptidos y no como aminoácidos libres. Además de la acción de las enzimas proteolíticas, los péptidos sufren una digestión adicional mediante las peptidasas del borde en cepillo y citoplasmáticas. La mayoría de los péptidos de más de

V


H


tres aminoácidos son hidrolizados extracelularmente por las enzimas del borde en cepillo, mientras que los dipéptidos y tripéptidos pueden ser absorbidos intactos. Dipeptidasas y tripeptidasas pueden posteriormente hidrolizar estos péptidos a aminoácidos, pero parece probado que algunos de estos pueden escapar al ataque enzimático y alcanzar intactos la circulación sanguínea. Estudios en humanos demuestran el paso a través del epitelio intestinal de péptidos de diferentes tamaños que tienen la característica de tener bloqueados los terminales amino. Ejemplo de esto es la hormona liberadora de hormona luteinizante (LHRH). La LHRH es un decapéptido con los terminales bloqueados (piroglutamato en el extremo N-terminal y glicina en el C-terminal), lo que le confiere resistencia al ataque de las peptidasas. La LHRH bloqueada también estimula la liberación de la hormona luteinizante tras administración oral (10 μg de LHRH oral incrementan los niveles plasmáticos de hormona en un 451%).

493

Capítulo 2.14.


Otro ejemplo lo constituye la hormona liberadora de tirotropina (TRH), un tripéptido con un piroglutamato en el extremo N-terminal. La TRH es secretada como tripéptido y metabolizada a dipéptido activo. Se absorbe a través del tracto gastrointestinal y estimula la liberación de la hormona estimulante del tiroides. También se le atribuyen actividad hipertensiva y neuromoduladora.

5.2. Beneficios de los péptidos bioactivos 5.2.1. Péptidos con efectos sobre el sistema digestivo. Péptidos opioides Existen péptidos opioides endógenos que son liberados por el cerebro y la hipófisis (encefalinas, dinorfina y endorfinas). Además, se han aislado péptidos procedentes del gluten y de las α y β-caseínas que muestran actividad opiácea y se denominan exorfinas. Estos se unen a los receptores de la luz intestinal y actúan como moduladores exógenos de la motilidad gastrointestinal, de la permeabilidad epitelial y de la liberación de hormonas intestinales. Entre ellos se encuentran los péptidos llamados casomorfinas, péptidos de 4 a 10 aminoácidos derivados de la α y β-caseína. En concreto, las β-casomorfinas son capaces de incrementar la absorción de agua y electrólitos y de reducir la motilidad intestinal. Se cree que estas casomorfinas podrían ejercer un efecto local, sin necesidad de absorción sistémica, reduciendo el reflejo peristáltico mediante reducción de la respuesta refleja, por lo que actualmente existe gran interés por su posible papel beneficioso en el tratamiento de la diarrea y de otros trastornos gastrointestinales. Estos péptidos pueden también afectar a la absorción de nutrientes y al metabolismo posprandial, estimulando la secreción de insulina y de somatostatina. Otros efectos que se han atribuido a estos péptidos incluyen depresión de la respiración, hipotensión, supresión de la secreción gástrica y efectos sobre la termorregulación y la sensación de hambre. También se han descrito péptidos con actividad antagonista opioide, como las casoxinas (procedentes de la κ-caseína) y lactoferroxinas, que según parece podrían antagonizar el efecto de inhibición

494

de la motilidad gástrica inducida por las casomorfinas. Ahora bien, en la leche parece dominar la actividad antagonista dado que las α y β-caseínas se encuentran en mayor concentración en la leche madura que la κ-caseína. Otros péptidos con acción sobre el sistema gastrointestinal son los llamados caseinmacropéptidos, relacionados con la secreción de la hormona colecistoquinina reguladora de la secreción pancreática y del vaciamiento gástrico. El denominado glicomacropéptido o macropéptido (MP) ha sido objeto de numerosos estudios. El MP, que comprende los aminoácidos 106-169 de la κ-caseína, se genera como resultado de la digestión inicial de ésta con obtención de la κ-paracaseína y el propio MP. Se le atribuyen numerosas funciones biológicas, como ser factor estimulador de bifidobacterias (al contener oligosacáridos), fuente de ácido siálico (importante para el desarrollo cerebral del lactante), actividad antiviral (debido a los residuos de ácido siálico), y modulador de las secreciones gástricas. Además, el MP puede ser objeto de nuevas digestiones, dando lugar a péptidos bioactivos con actividad antitrombótica. Por ser este péptido uno de los más caracterizados y estudiados, se le dedicará especial atención en este Capítulo (ver apartado 5.3).

5.2.2. Péptidos con efectos inmunomoduladores y antimicrobianos Los recién nacidos poseen un sistema digestivo inmaduro y dependen por tanto de los anticuerpos maternos para combatir infecciones potenciales. La resistencia de los neonatos depende de las inmunoglobulinas (principalmente de la IgA secretora, IgG e IgM), de enzimas (lisozima y lactoperoxidasa), de proteínas de unión al hierro (lactoferrina y transferrina) y de células inmunocompetentes (macrófagos, granulocitos y linfocitos T y B) presentes en la leche. Además, a medida que el sistema inmune del lactante se desarrolla, los péptidos derivados de la digestión pueden desempeñar un papel importante en la estimulación inmune. Se han descubierto determinados péptidos que ejercen un efecto protector sobre el organismo, ya sea potenciando el sistema inmune o mostrando un efecto antimicrobiano. Suelen ser pequeños péptidos


de 4-6 aminoácidos, como por ejemplo la metencefalina, la cual altera la respuesta inmune y retrasa la respuesta de hipersensibilidad cutánea. Como ejemplo de actividad antimicrobiana, se pueden citar fragmentos de la caseína α conocidos como isracidina, que muestran in vivo un efecto antimicrobiano frente a Staphylococcus aureus.

5.2.3. Péptidos con efectos sobre el sistema cardiovascular Los principales efectos descritos sobre el sistema cardiovascular son de actividad antihipertensiva y actividad antitrombótica. Los péptidos que poseen actividad antihipertensiva lo hacen por inhibición de la enzima convertidora de la angiotensina. Esta enzima es clave en la regulación de la presión sanguínea al convertir la angiotensina I en angiotensina II, que es un potente vasoconstrictor. Se han descrito tres péptidos de la α-S1-caseína y dos de la β-caseína que muestran esta actividad. El efecto antitrombótico de otra serie de péptidos procedentes, entre otras proteínas, de la caseína κ de la leche de vaca, parece venir dado por la similitud estructural de éstos con la cadena γ del fibrinógeno, de forma que entran en competencia con los receptores plaquetarios, inhibiendo así la agregación plaquetaria.

5.2.4. Péptidos que fijan minerales Del calcio que proporciona la leche, más del 85% se encuentra disponible para su absorción. Este porcentaje es considerablemente mayor que el del calcio disponible en vegetales (aproximadamente 22-72%). Las caseínas como las α y β-caseínas, y en menor grado la κ-caseína, proporcionan fosfopéptidos que se unen a iones metálicos divalentes como el Ca2+, Zn2+ y Fe2+. Los caseinfosfopéptidos tienen la capacidad de quelar grandes cantidades de iones polivalentes sin alterar su solubilidad, por ejemplo 6 g (Ca2+), 10 g (Cu2+), 5 g (Zn2+), 12 g (Fe2+) o 5 g (Fe3+)/100 g. Los caseinfosfopéptidos previenen la precipitación de fosfato cálcico insoluble en la luz intestinal compitiendo por el calcio con los iones fosfato. De esta forma incrementan potencialmente la biodisponibilidad del calcio.

5.3. Macropéptido El macropéptido es uno de los ejemplos más claros de péptido bioactivo. Además, es también uno de los más estudiados, por lo que se describirá con más detalle. Como se ha indicado, el MP, también denominado caseinmacropéptido o glicomacropéptido, no es un componente normal de la leche sino que se produce por hidrólisis de la κ-caseína por enzimas proteolíticas como la quimosina, obteniéndose como resultado la para-κ-caseína y el propio MP. Por tanto, el MP es un fragmento de la κ-caseína de 64 aminoácidos, correspondientes a los aminoácidos 106 a 169 de su extremo carboxiterminal, con una masa molecular de 6.800 Da. Este péptido es la porción C-terminal más hidrofílica de la proteína y contiene oligosacáridos que se unen mediante O-glicosilación a serina y treonina. El contenido en hidratos de carbono de las glicosilaciones es complejo, siendo los componentes más importantes el ácido siálico (ácido N-acetilneuramínico, NANA), la galactosa y la N-acetilgalactosamina. El MP es tanto un producto fisiológico como un subproducto que se obtiene en algunos procesos de la industria alimentaria. De hecho, es producido en el estómago del recién nacido, donde se sintetiza la quimosina, o renina. El papel de esta enzima en la digestión es el de la coagulación de la leche en el estómago, un proceso de gran importancia en recién nacidos ya que evita el paso rápido de la leche por el estómago y proporciona la oportunidad de iniciar la digestión de sus proteínas. La secreción de quimosina es máxima durante los primeros días de vida y disminuye después para ser reemplazada por la pepsina como principal proteasa gástrica. Se ha observado que la digestión de κ-caseínas de distintas especies animales da lugar a la formación del MP. Desde el punto de vista industrial, el MP se produce como resultado de la coagulación durante el proceso de fabricación del queso. De hecho, la hidrólisis de la κ-caseína es el auténtico desencadenante de la formación del queso, ya que la paraκ-caseína que se forma no tiene la capacidad de estabilizar la estructura micelar de la leche y, como consecuencia, las caseínas insolubles en calcio precipitan formando un coágulo. Tras la formación de este coágulo el MP queda en el suero.

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El MP es heterogéneo ya que puede o no estar glicosilado. Además, tanto el número (de 0 a 5 glicosilaciones en treoninas o serinas) como la calidad de sus glicosilaciones también pueden variar. De hecho, en una misma muestra de leche se producen MP con distintos grados y tipos de glicosilación, y se ha descrito que la glicosilación está regulada por el estado de lactancia (es mayor en el calostro), el fenotipo de la κ-caseína (es mayor en la κ-caseínas AA y AB) e incluso por estados patológicos (se encuentra incrementado en casos de mastitis). En general, el MP tiene una solubilidad variable en función de su glicosilación: los péptidos ricos en hidratos de carbono son solubles en ácido tricloroacético al 12%, mientras que los pobres en hidratos de carbono son insolubles en ácido tricloroacético al 12% y solubles en el mismo al 2%. Esta característica es útil en procesos de extracción en los que interesa la obtención de MP glicosilado. En cuanto a su composición en aminoácidos, el MP no contiene aminoácidos aromáticos (fenilalanina, triptófano), ni histidina, arginina o cisteína, y es rico en aminoácidos ramificados. Esta composición hace que, como se discutirá más adelante, tenga unas propiedades nutricionales que lo hacen interesante para la elaboración de alimentos útiles en el tratamiento de ciertas patologías, como la fenilcetonuria o enfermedades hepáticas. La Tabla 3 muestra la composición en aminoácidos del MP.

5.3.1. Funciones biológicas del macropéptido Las funciones biológicas del MP en la salud humana no han sido todavía claramente definidas ya que, aunque existe bibliografía al respecto, casi todos los estudios han sido llevados a cabo en sistemas in vitro y requieren confirmación in vivo. Las funciones biológicas descritas hasta la fecha muestran que tanto la fracción glucídica como la fracción proteica del glicomacropéptido pueden tener actividad. Es más, el MP es hidrolizado por algunas enzimas digestivas (tripsina y quimotripsina) y como consecuencia se liberan péptidos específicos que han resultado ser activos. Las acciones biológicas atribuidas al MP o a péptidos derivados de él se recogen en la Tabla 4. La inhibición de la proliferación de esplenocitos, la unión a toxinas, la inhibición de la hemaglu-

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Tabla 3. AMINOÁCIDOS DEL MACROPÉPTIDO COMERCIAL (BIOPURE-GMP® , DAVISCO. EDEN PRAIRIE, MN, EE UU) Aminoácido

Alanina Arginina Aspártico Cisteína Ácido glutámico Glicina Histidinaa Isoleucinaa/b Leucinaa/b Lisinaa Metioninaa Fenilalaninaa Prolina Serina Treoninaa Triptófanoa Tirosina Valinaa/b a Aminoácido b Aminoácido

g/100 g de producto

5,3 0,4 7,5 0,2 17,8 1,0 0,2 8,8 2,4 5,3 1,7 0,4 0,9 5,3 11,9 0,1 0,5 7,1

esencial. de cadena ramificada.

tinación o la estimulación del crecimiento de bifidobacterias han sido relacionadas con el NANA presente en el MP, el cual puede ejercer su acción mediante la interacción con receptores específicos. Además, el MP sializado puede ejercer su acción mediante su unión a lectinas, virus, anticuerpos y probablemente hormonas. En algunos casos, como la inhibición de la adhesión bacteriana o la regulación de la actividad del tracto digestivo, el MP puede actuar sin ser absorbido. Para ejercer otras funciones que se le han atribuido, como la inmunomodulación o la interacción con componentes sanguíneos, el MP debería ser absorbido. Se ha encontrado MP intacto en el plasma de recién nacidos alimentados con fórmulas basadas en leche de vaca. No obstante, no hay que olvidar que algunas de estas funciones pueden ser llevadas a cabo por péptidos derivados del MP mediante hidrólisis en el intestino, que pueden también ser absorbidos. Estos péptidos pueden ser liberados con o sin residuos glucídicos.


Tabla 4. FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL GLICOMACROPÉPTIDO (MP) Y DE LOS PÉPTIDOS DERIVADOS DE ÉL MEDIANTE DIGESTIÓN POR ENZIMAS INTESTINALES • Inhibición de la adhesión de actinomices orales y estreptococos a eritrocitos • Reducción de la secreción ácida gástricaa • Inhibición de la proliferación de esplenocitosa residuo 106-109/b • Inhibición de la proliferación de células de las placas de Peyer en conejos • Inhibición de la producción de interferón-β por fibroblastos diploides humanos • Unión a la toxina colérica. Inhibición de la unión de la toxina colérica a su receptora/b • Inhibición de la placa dental y de las caries dentales • Inhibición de la hemaglutinina del virus de la gripeb • Estimulación de la liberación de colecistoquinina de células intestinales • Inducción de contracciones periódicas del estómago y duodeno • Estimulación del crecimiento de bifidobacteriasb • Formación de péptidos biológicamente activos • Atenuación del hambre por inducción de la secreción de colecistoquinina • Inhibición de la agregación plaquetariaa • Actividad antitrombótica* (residuos 108-110, 106-116, 106-112, 113-116) • Actividad antihipertensiva del fragmento 108-110a • Proliferación de esplenocitos inducida por inhibición del lipopolisacárido por la región 106-109 de MP • Activación del crecimiento de bacterias lácticasa a Acciones

que han sido atribuidas a péptidos derivados del MP. que han sido atribuidas a los restos glucídicos del MP. Los números de los aminoácidos de los residuos se refieren a los de la κ-caseína.

b Acciones

5.3.2. Aplicaciones del macropéptido Aunque se han propuesto numerosas aplicaciones para el MP y se han patentado varios métodos que permiten su obtención y purificación, la mayoría de los procesos de fraccionamiento del MP que se han patentado utilizan el suero lácteo o concentrados de suero lácteo como fuente. No obstante, se han utilizado también otras fuentes como la caseína, el caseinato cálcico o la leche. Estos métodos fraccionan el MP y en algunos de ellos se llega a separar y obtener la fracción de MP glicosilado, denominado en general MP sializado o sialo-MP, y/o la fracción de MP no glicosilado o asialo-MP. En Japón se comercializan desde 1989 fórmulas infantiles enriquecidas en sialoMP como factor antiinfeccioso. Las aplicaciones nutricionales propuestas para el MP derivan actualmente de su composición en aminoácidos. Así, dado que no posee fenilalanina, se ha propuesto su adición a alimentos dedicados al tratamiento de la fenilcetonuria (deficiencia en la enzima fenilalanina hidroxilasa y por tanto en la conversión de fenilalanina en tirosina). Además, por su gran contenido en aminoácidos ra-

mificados el MP podría ser útil en el tratamiento de algunas enfermedades hepáticas en las que los aminoácidos ramificados parecen ser utilizados como fuentes de carbono. Por último, es una buena fuente de lisina y tiene la ventaja de que tiene un sabor más aceptable y su producción es menos costosa que la de los aminoácidos actualmente disponibles. Las preparaciones de MP poseen una serie de características adicionales que las hacen potencialmente interesantes como aditivos alimentarios: 1. Gelifica a pH  4,5 en concentraciones del 12% de proteína. Además, también forma geles a bajo pH en solución acuosa tras el calentamiento a 90 ºC. Por tanto, es útil en el espesamiento y la gelificación de alimentos ácidos y de bebidas, como las mayonesas, las salsas, los productos untables bajos en calorías y productos sujetos a calentamiento bajo condiciones acídicas como gelatinas, mermeladas y productos derivados de zumos de frutas que son sometidos a calor. 2. A pH  4,5 el MP no forma geles, pero se utiliza como emulsificante en batidos de leche y natas, en los que preparados de proteínas totales de leche o el caseinato sódico precipitarían.

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Capítulo 2.14.


Tabla 5. PRINCIPALES FACTORES DE CRECIMIENTO EN LA LECHE DE VACA. CONCENTRACIONES APROXIMADAS Y DIANAS Factor de crecimiento

Concentración

Células/tejidos diana

Factor de crecimiento análogo a la insulina 1 (IGF-1)

5,0 μg/l

Tejido mamario, intestinal y fetal

Factor de crecimiento análogo a la insulina 2 (IGF-2)

1,0 μg/l

Condrocitos, adipocitos, mesodermo

Factor de crecimiento transformante (TGF-β)

3,7-4,3 μg/l

Fibroblastos, endotelio, linfocitos

Factor de crecimiento de fibroblastos (FGF)

5,8-19,8 ng/l suero

Fibroblastos, endotelio, astrocitos

Factor de crecimiento epidérmico (EGF)

< 2 μg/l

Intestino, fibroblastos, endotelio

6. Factores de crecimiento La leche de vaca y la humana contienen numerosos factores secretados que ejercen un amplio espectro de acciones biológicas y físicoquímicas. Muchas de las proteínas de la leche poseen actividad implicada en el mantenimiento, la reparación o la proliferación celular. Estos factores se denominan en general factores de crecimiento. Actualmente se piensa que los factores de crecimiento pueden representar un papel importante en la maduración y la función del sistema intestinal inmaduro, y deberían por tanto ser considerados como alimentos funcionales, que podrían ser añadidos a fórmulas y productos de nutrición enteral. Los factores de crecimiento son generalmente proteínas de bajo peso molecular que inician sus respuestas biológicas en las células diana mediante la unión a receptores específicos de la superficie celular. Una vez unidos a la superficie celular, estos receptores son internalizados, desencadenando un incremento del número de células y de su tamaño (ver Capítulo 1.4). En este proceso se activa la absorción de nutrientes y la síntesis de DNA, RNA y proteínas. La concentración de los principales factores de crecimiento y sus dianas se encuentran recogidas en la Tabla 5.

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6.1. Extractos de factores de crecimiento de leche bovina Actualmente se están obteniendo extractos enriquecidos en factores de crecimiento de leche de vaca y se están estudiando con el fin de evaluar su efecto en el crecimiento y la reparación de tejidos en varios modelos animales de daño de la mucosa oral y gastrointestinal. El fin último de estos estudios sería el uso clínico de este tipo de extractos en la prevención y el tratamiento de enfermedades relacionadas con daños celulares y tisulares, como la mucositis oral e intestinal secundaria a la quimioterapia en pacientes oncológicos. Estos extractos se obtienen a partir de suero lácteo bovino que, por ser un subproducto de la fabricación del queso, constituye una fuente barata de estos factores de crecimiento. Los concentrados de factores de crecimiento han demostrado ser activos en la inducción de la proliferación celular in vitro y en la reparación de la superficie intestinal en ratas tratadas con metotrexato con el fin de producir daños en el intestino delgado y translocación bacteriana a través de la pared intestinal. Además, en un estudio llevado a cabo con hámsters con el fin de determinar la actividad preventiva de un extracto de factores de crecimiento frente a la mucositis oral secundaria a la quimioterapia, se mostró que el extracto es capaz de conferir protección a la mucosa oral. El extrac-


to fue administrado a estos animales por vía tópica en la mucosa oral previamente a la inyección de un agente quimioterápico (5-fluorouracilo). No obstante, hay que tener en cuenta que en distintos tipos de cáncer, incluyendo cánceres gastrointestinales, se ha descrito un aumento de receptores para factores de crecimiento como el factor de crecimiento análogo a la insulina (Insulinlike Growth Factor, o IGF) o el factor de crecimiento epidérmico (Epidermal Growth Factor, o EGF). Es más, el incremento de estos receptores se ha relacionado con un mal pronóstico, por lo que se están buscando activamente inhibidores que bloqueen específicamente estos receptores.

6.2. Factor de crecimiento transformante β El factor de crecimiento transformante β (Transforming Growth Factor β, TGF-β) es posiblemente el factor de crecimiento derivado de la leche que ha sido más estudiado. Este factor de crecimiento, presente tanto en la leche humana como en la leche de vaca, es producido también en bajos niveles en el intestino de los neonatos y lleva a cabo funciones pleiotrópicas que incluyen la regulación de la función inmune y funciones de crecimiento y diferenciación celular tanto en condiciones normales como durante la enfermedad. El TGF-β se expresa en la leche de vaca en forma de profactor, y se cree que puede ser activado durante el tránsito intestinal. Existen tres isoformas del TGF-β (TGF-β 1, 2 y 3) que interaccionan con tres receptores específicos (tipos I, II y III). Entre las isoformas de TGF-β, la más estudiada es el TGF-β2, ya que se encuentra en niveles fisiológicamente relevantes en las fórmulas infantiles que contienen caseína. Se ha demostrado que el TGF-β presente en la leche de vaca permanece activo después de los procesos tecnológicos a los que se somete la leche para obtener productos derivados. El TGF-β se conoce principalmente por sus efectos estimuladores de la proliferación y la diferenciación celular. Estos efectos dependen del tipo de célula diana y de la situación fisiológica. Así, el TGF-β actúa en la reparación de heridas incrementando la proliferación celular y la producción de matriz extracelular con el fin de reparar el teji-

do afectado. Por el contrario, en células intestinales en cultivo (Intestinal Epithelial Cells, IEC) se ha demostrado que este factor de crecimiento inhibe la proliferación e induce la diferenciación. El TGF-β es una molécula inmunorreguladora muy potente que puede inducir o suprimir la respuesta inmune. Además, desarrolla papeles muy importantes en los mecanismos de tolerancia y en la prevención de reacciones autoinmunes, de reacciones alérgicas y de procesos inflamatorios (ver Capítulo 1.4). De hecho, la tolerancia oral a bajas dosis de antígeno es inducida por un proceso activo en el que se producen células Th3 tolerogénicas en el intestino, que a su vez producen TGF-β. Se ha sugerido que la aparición de alergia alimentaria podría estar relacionada con defectos en la producción de TGF-β1 por los linfocitos de los neonatos, lo cual produciría, en lugar de la respuesta normal (tolerancia oral), la sensibilización del niño con dosis muy bajas de antígenos, lo que a su vez predispondría a la aparición de alergia a la leche de vaca. Se ha observado que las deficiencias en la producción de TGF-β pueden contribuir a las alteraciones observadas en otras enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal o el síndrome de enterocolitis inducida por proteínas alimentarias. Como muchas citokinas, el TGF-β actúa sobre el tejido intestinal de manera tanto autocrina como paracrina, incrementando la proliferación, la diferenciación y el estado de activación de linfocitos, macrófagos y células dendríticas. La importancia del TGF-β como molécula inmunorreguladora se ilustra perfectamente en los ratones que carecen del gen del TGF-β (ratones knock out), ya que se ha comprobado que estos ratones sobreviven durante la lactancia, pero mueren por una reacción inflamatoria masiva cuando son destetados. Una de las funciones más importantes del TGFβ presente en la leche de vaca es la inhibición de la expresión de moléculas de tipo II del complejo principal de histocompatibilidad (Major Histocompatibility Complex, MHC) en enterocitos. Estas moléculas son expresadas con el fin de presentar los antígenos a cierto tipo de linfocitos y desencadenar así respuestas inmunes. Se ha demostrado que las células del epitelio intestinal de los neonatos no expresan MHC tipo II durante la lactancia, y que el TGF-β ingerido puede ser responsable de este hecho.

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Capítulo 2.14.


La integridad de la barrera intestinal es un elemento clave para prevenir la absorción y el transporte de macromoléculas, toxinas entéricas y bacterias. No obstante, la permeabilidad intestinal se encuentra fisiológicamente incrementada en neonatos y en pacientes desnutridos que sufren enfermedad de Crohn. Se ha demostrado en experimentos utilizando células intestinales en cultivo que el TGF-β es capaz de prevenir, al menos en parte, el incremento de la permeabilidad intestinal producido por agentes como la enterotoxina de estafilococos o el factor de necrosis tumoral α (Tumour Necrosis Factor α, TNF-α). Se ha observado que la administración de una dieta enriquecida en TGF-β es beneficiosa en la remisión de la enfermedad de Crohn y en la curación de las lesiones en pacientes adolescentes. El TGF-β es capaz de normalizar algunos de los marcadores de inflamación, la tasa de sedimentación de eritrocitos y los niveles de proteína C reactiva en estos pacientes. Además, los niveles de albúmina sérica se encontraron significativamente aumentados y el examen endoscópico de los pacientes mostró que el aspecto macroscópico e histológico del tejido de la mucosa también se encontraba significativamente mejorado. Por último, se observó que los niveles de mRNA de algunas citokinas proinflamatorias [las interleukinas IL-8 e IL-1β y el interferón γ (IFN-γ)] disminuyeron mientras que los niveles de TGF- β se incrementaron. Asimismo, las dietas enriquecidas en TGF-β han mostrado ser beneficiosas por favorecer el crecimiento en pacientes con enfermedad de Crohn, que generalmente padecen retraso del crecimiento en la infancia y la juventud. Las razones de este beneficio no se conocen, pero los pacientes tratados con dietas enriquecidas en TGF-β muestran valores séricos incrementados del IGF-1 y de la proteína de unión al factor de crecimiento análogo a la insulina (Insulin-like Growth Factor Binding Protein, IGFBP) 3 después del tratamiento. Se sabe que el receptor del TGF-β puede actuar como receptor para la IGFBP-3 y que ésta produce la diferenciación de células intestinales, pudiendo ser éste el mecanismo mediante el cual el TGF-β incrementa la diferenciación.

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6.3. Factor de crecimiento epidérmico y factores de crecimiento relacionados Los miembros de la familia de factores de crecimiento relacionados con el EGF comparten una secuencia común de aminoácidos. El receptor de EGF es un receptor de membrana del tipo tirosina kinasa. Se han identificado seis miembros de esta familia: el propio EGF, el factor transformador del crecimiento α (Transforming Growth Factor α, TGF- α), el factor de unión de heparina análogo al EGF (Heparin-Binding EGF, HB-EGF) la anfirregulina, epirregulina y la β-celulina (ver Capítulo 1.4). En modelos de ratones a los que se elimina el gen del receptor del EGF se ha observado la aparición de úlceras, lo que indica que estos factores de crecimiento deben estar involucrados en el desarrollo normal del intestino y en el mantenimiento de la mucosa intestinal. Es más, recientemente se ha demostrado que ratones que carecen de tres de los ligandos del receptor de EGF (EGF, TGF-α y anfirregulina) muestran diversas alteraciones como retraso en el crecimiento, desarrollo de lesiones espontáneas en el duodeno, íleon frágil y disminución de la proliferación de células de las criptas intestinales. No obstante, en ratones que no poseen los genes de TGF-α, EGF o anfirregulina (individualmente) no se ha observado la presencia de fenotipos gastrointestinales alterados, por lo que se cree que los productos de estos genes pueden ser ligandos redundantes del receptor de EGF, de forma que la eliminación de uno de ellos no da lugar a alteraciones en condiciones normales. El EGF es un factor de crecimiento que acelera la maduración y el crecimiento del intestino en neonatos prematuros. En concordancia con este hecho se ha observado que sus niveles en leche de madres pretérmino son bastante mayores que en la de madres a término (28,2 a 10,3 frente a 13,3 a 9,6 nmol/l, respectivamente). Estos niveles disminuyen por tanto con la edad gestacional y con el peso de los neonatos. La leche de vaca posee concentraciones muy similares a las de la leche de madres a término, mientras que su contenido en fórmulas preparadas a partir de proteínas no hidrolizadas es muy bajo (5,6 a 8,6 nmol/l), e indetectable en las fórmulas que contienen hidrolizados de proteínas.


El EGF es un potente estimulador de la proliferación en varios tipos de líneas celulares in vitro, y su administración in vivo estimula la síntesis de DNA en el intestino, por lo que se cree que estimula la proliferación celular en este tejido. El hecho de que los receptores de EGF se encuentren en la membrana basolateral y no en la luminal del enterocito creó hace unos años cierta controversia acerca del papel del EGF en el intestino. Actualmente se cree que este factor de crecimiento actúa primariamente como péptido vigía implicado en la reparación de la mucosa y que, en presencia de daño en el intestino, el EGF podría tener acceso a sus receptores. De hecho, varios estudios han demostrado la sobreexpresión de receptores de EGF en las células de los bordes de heridas producidas en el epitelio intestinal o de incisiones en cultivos celulares de células del epitelio intestinal. Además, la eliminación de las glándulas salivares (las principales productoras de EGF) tiene grandes efectos en la curación de úlceras gástricas, aunque no produce daños en el intestino. Es interesante indicar que existe un tipo de células gástricas que secreta EGF cuyo desarrollo se favorece después de producirse una úlcera. Estas células forman glándulas en los márgenes de las úlceras, que son las zonas de reparación. Por tanto, se cree que el EGF desempeña un papel importante en la curación de las úlceras. Por otra parte, el estudio de la expresión de EGF en el duodeno de cerdos durante la fase de transición de la leche materna a la alimentación sólida indica que el EGF puede tener un papel importante en la diferenciación celular (más que en la proliferación) y que podría estar implicado en la estimulación de la secreción de moco. El TGF-α es uno de los principales ligandos del receptor de EGF en el intestino. Se expresa a lo largo de todo el tracto intestinal y se cree que tiene funciones importantes en la proliferación y en la migración de las células epiteliales del intestino, y en la estimulación del crecimiento, la maduración y la reparación del intestino. Al igual que el EGF, el TGF-α promueve la reparación de úlceras. Se ha descrito que los ratones que no expresan TGF-α endógeno tienen más susceptibilidad al padecimiento de colitis experimental, y que la administración de TGF-α exógeno podría prevenir el daño intestinal provocado por agentes inductores

de la colitis. En concordancia con estas observaciones, se ha descrito que el TGF-α es necesario para la reparación del colon en modelos experimentales de colitis, y que mediante su unión al receptor de EGF puede estar involucrado en la inhibición de la secreción de cloruro por las células epiteliales. Este mecanismo ha sido descrito como parte de la acción beneficiosa de la hormona del crecimiento en el tratamiento de la enfermedad de Crohn. Como se ha indicado anteriormente, en los ratones knock out para el TGF-α no se aprecian trastornos a nivel intestinal, por lo que se llegó a la conclusión de que, en condiciones normales, el TGF-α puede ser simplemente un ligando redundante del receptor de EGF. No obstante, en condiciones en las que se indujo toxicidad celular mediante la administración de metotrexato se observó que en los ratones que no tenían el gen del TGF-α se producía más apoptosis durante las 24 primeras horas. Paralelamente, se observó que la administración de metotrexato en animales normales producía un incremento en la expresión del mRNA del TGF-α y del receptor del EGF. Además la tasa de proliferación de las células de las criptas intestinales de los animales knock out para el TGF-α fue menor que la de los animales controles. Por tanto se concluyó que el TGF-α está implicado en la proliferación asociada a la reparación del daño y en la inhibición de la apoptosis.

6.4. Otros factores de crecimiento 6.4.1. Factor de crecimiento análogo a la insulina 1 El factor de crecimiento análogo a la insulina 1 (IGF-1) es un péptido de 70 aminoácidos presente tanto en leche humana como en leche de vaca, siendo idéntico en ambas especies. El IGF-1, al igual que otros factores de crecimiento, incrementa la proliferación de células. Se ha observado que la administración de IGF-1 a ratas recién nacidas incrementa los niveles séricos de glucosa y altera la expresión de genes de transportadores de glucosa en el intestino y la actividad de enzimas del borde en cepillo intestinal como la lactasa y la sacarasa.

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Capítulo 2.14.


6.4.2. Factor de crecimiento endotelial vascular El factor de crecimiento endotelial vascular (Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF) es una citokina multifuncional con actividad sobre las células de los capilares sanguíneos que incrementa la angiogénesis, la proliferación celular y la permeabilidad vascular. Además, promueve la migración de monocitos. Este factor de crecimiento lleva a cabo sus funciones mediante su unión específica a dos receptores denominados VEGFR-1 y VEGFR-2. El VEGF está presente en células tanto tumorales como normales de roedores y humanos, habiéndose detectado en células epiteliales de los alvéolos pulmonares, de la corteza suprarrenal, del riñón y de la mama. También está presente en fluidos biológicos como la sangre, el líquido sinovial, el humor vítreo y acuoso y la leche materna. Recientemente se ha demostrado la presencia del receptor de VEGF en células del epitelio intestinal en cultivo (Caco-2) y en el epitelio intestinal de neonatos (ver Capítulo 1.4).

7. Hidrolizados enzimáticos de proteínas lácteas Las fórmulas a base de hidrolizados de proteínas de leche de vaca fueron introducidas por primera vez en 1942 para el tratamiento de la alergia alimentaria a las proteínas de leche de vaca. Posteriormente fueron evolucionando y adquirieron una composición más sofisticada en ácidos grasos de cadena media, polímeros de glucosa, almidón de patata o maíz y micronutrientes, con el fin de permitir el tratamiento de la insuficiencia digestiva y de la malabsorción, así como de los problemas derivados de la insuficiencia pancreática exocrina y de las enteropatías. Actualmente, está bien establecida la eficacia terapéutica de las dietas basadas en proteínas que han sido previamente hidrolizadas (fórmulas semielementales) en el tratamiento y prevención de las enteropatías causadas por la leche de vaca y en el tratamiento de los síndromes de malabsorción-desnutrición. En todos estos casos el tipo de alimentación que reciba el paciente cobra especial importancia, ya

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que de ella dependerá la mejoría de la capacidad funcional y morfológica del intestino y, como consecuencia, del organismo. Diversas patologías que afectan al tracto gastrointestinal pueden cursar con pérdida de superficie absortiva (por ejemplo, resecciones intestinales y/ o pérdida de la capacidad de digestión y de absorción de nutrientes: diarrea crónica, síndromes de desnutrición, pacientes sometidos a pancreatectomías). Estas alteraciones conducen a una menor absorción de nitrógeno y al aumento de la concentración de macromoléculas en la luz intestinal, lo que, unido a la disrupción de la barrera intestinal, propicia un aumento de la absorción paracelular de macromoléculas. Este aumento de la permeabilidad paracelular, a su vez, puede tener un papel importante en la patogénesis de ciertas enfermedades como alergias, enfermedad celíaca y enfermedad inflamatoria intestinal. Los hidrolizados enzimáticos disminuyen el riesgo de desarrollo de manifestaciones alérgicas en estos pacientes e incrementan la absorción de nitrógeno (ver Capítulo 4.42). Cuando una respuesta inmunitaria adaptativa se produce de forma exagerada o inapropiada, causando lesiones tisulares, se aplica el término de hipersensibilidad o alergia. De las alergias alimentarias, la producida por la leche de vaca es de las más frecuentes, siendo su prevalencia del 2 al 5%. En recién nacidos y, sobre todo, en neonatos pretérmino, se produce de forma natural una permeabilidad aumentada de forma inespecífica, que va disminuyendo progresivamente hasta conseguir un cierre intestinal efectivo. Mientras que éste no se produzca existe el riesgo de que se provoquen fenómenos de reacción alérgica a las proteínas de leche de vaca, si son éstas las que el niño recibe. Este riesgo se ve multiplicado si el recién nacido tiene antecedente atópicos en la familia. Los hidrolizados enzimáticos de proteína de leche de vaca son recomendados por distintas sociedades científicas como primera alternativa para el tratamiento y la prevención de la alergia a proteínas de leche de vaca, obviamente como sustitutos de la alimentación con leche materna. Aunque existen fórmulas basadas en aminoácidos libres y fórmulas que poseen proteínas de soja, las primeras son demasiado caras y, frecuentemente, los pacientes alérgicos a las proteínas de leche de vaca lo son también a las de soja (dependiendo de las fuentes, el porcentaje de pacientes alérgicos a ambas proteínas varía entre un 8 y un 50%).


Actualmente existen en el mercado fórmulas infantiles que contienen hidrolizados parciales y fórmulas que contienen hidrolizados extensivos de proteínas de leche de vaca. Los hidrolizados parciales contienen de un 2 a un 18% de péptidos con pesos moleculares superiores a 6.000 Da y pueden producir reacciones adversas e incluso reacciones anafilácticas en niños con alergia a leche de vaca, aunque pueden ser utilizados en recién nacidos sin antecedentes de atopia. En los hidrolizados extensivos el 95% de los péptidos tienen pesos moleculares menores de 1.500 Da y menos del 0,5% de sus péptidos tienen pesos moleculares superiores a 6.000 Da. A pesar de que se han descrito también con estos hidrolizados extensivos algunos casos de reacciones alérgicas, la incidencia es mucho menor y las fórmulas que contienen este tipo de hidrolizados son las recomendadas en niños alérgicos.

7.1. Principales alergenos de la leche de vaca Los alergenos de la dieta están frecuentemente incluidos en proteínas, principalmente glicoproteínas de peso molecular de 14.000 a 40.000 Da. La antigenicidad de una proteína, es decir su capacidad para inducir reacciones inmunológicas, al igual que su alergenicidad, es decir, su capacidad para inducir reacciones alérgicas, depende de su composición en aminoácidos y de su conformación espacial. Este segundo factor determina la accesibilidad del epítopo o determinante antigénico que va a ser reconocido por los anticuerpos. En la leche de vaca se han encontrado al menos 26 proteínas diferentes que poseen antigenicidad o alergenicidad. Tan sólo en el suero lácteo, que representa menos del 20% del total de las proteínas lácteas, se han detectado por radioinmunoelectroforesis cruzada 36 determinantes antigénicos diferentes. La αS1-caseína, la β-caseína y, sobre todo la β-lactoglobulina, son consideradas las proteínas lácteas de mayor capacidad alergénica en humanos. Tanto la αS1-caseína como la β-lactoglobulina están ausentes en la leche humana, lo que haría comprensible su concepción como antígeno para el ser humano. Por el contrario, la β-caseína es la caseína mayoritaria en la leche materna madura, si bien la β-caseína de leche de vaca es bastante diferente.

7.2. Beneficios de los hidrolizados de proteínas Los tres principales beneficios de los hidrolizados y los péptidos son: 1. Menor alergenicidad. Las proteínas de vaca, al ser distintas de las proteínas humanas, pueden causar la aparición de alergias. La hidrólisis de proteínas disminuye la alergenicidad sin alterar la composición nutricional. A pesar de que su alergenicidad está disminuida, las fórmulas semielementales son más alergénicas que las fórmulas elementales. No obstante, hoy en día se producen hidrolizados enzimáticos de proteínas lácteas de muy escaso potencial antigénico (hidrolizados extensivos), mediante la combinación de procesos de hidrólisis con proteasas específicas, tratamientos térmicos y procesos de ultrafiltración, que pueden ser usados como base de las fórmulas llamadas hipoalergénicas destinadas a la nutrición de pacientes con alergia a proteínas de leche de vaca o a otras proteínas alimentarias. Es más, la combinación de los procesos anteriormente citados hace que actualmente se puedan obtener hidrolizados de proteínas que conserven el valor nutricional de la proteína nativa de la que proceden. 2. Las proteínas están ya digeridas y, obviamente, para cualquier persona que tiene sus funciones digestivas alteradas los aminoácidos están más disponibles para su absorción que en forma de proteína nativa. Hasta mediados de los años setenta, se mantuvo la teoría de que era necesaria la hidrólisis de las proteínas presentes en la dieta hasta sus correspondientes aminoácidos antes de que esas proteínas produjesen algún beneficio. Esta teoría se basaba en la creencia de que las proteínas solamente podrían ser absorbidas en forma de aminoácidos, tras ser totalmente hidrolizadas en la luz intestinal. Sin embargo, en este periodo surgieron los primeros trabajos que demostraron que los péptidos pequeños (dipéptidos y tripéptidos) son transportados mediante mecanismos de transporte específicos, más rápidos incluso que los de los propios aminoácidos, ocurriendo la fase final de la hidrólisis en el propio citosol del enterocito. Así, surgió la idea de que la predigestión de la proteína (hidrolizados de proteínas) hasta obtener mayoritariamente péptidos pequeños podría mejorar la absorción

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Capítulo 2.14.


de nitrógeno en pacientes cuya superficie absortiva estuviera disminuida o su función digestiva alterada. 3. Absorción más rápida. La digestión retrasa la absorción de aminoácidos, mientras que las proteínas predigeridas permiten una más rápida absorción. De hecho, y como se ha indicado anteriormente, los aminoácidos pueden ser absorbidos en forma de péptidos, siendo esta absorción incluso más rápida que la de aminoácidos libres. Además, el transporte de péptidos se ve menos inhibido por la presencia de hidratos de carbono en la luz intestinal. El hecho de que la absorción de hidrolizados sea mejor y más rápida que la de los aminoácidos o que la de la proteína nativa es de interés en atletas que tienen riesgo de tener un balance de nitrógeno negativo, por lo que necesitan obtener rápidamente aminoácidos. A su mejor absorción hay que añadir que las fórmulas semielementales, menos hipertónicas que las basadas en aminoácidos libres (dietas elementales), evitan la aparición de diarrea osmótica. Por último, las fórmulas semielementales, y los hidrolizados de proteínas en concreto, poseen mejor sabor que las mezclas de aminoácidos libres, cuyo sabor en general es muy agrio.

7.3. Características esenciales de los hidrolizados de proteínas Los hidrolizados utilizados en la elaboración de fórmulas destinadas al tratamiento de síndromes de malabsorción-desnutrición y de alergias alimentarias deben presentar las siguientes características: 1. Poseer un elevado contenido en dipéptidos y tripéptidos directamente absorbibles en el epitelio intestinal, de forma que no tengan que ser hidrolizados por las oligoaminopeptidasas del borde en cepillo intestinal, cuyas actividades se encuentran disminuidas en los pacientes que los consumen. Además, se ha demostrado que incluso en condiciones normales los dipéptidos y tripéptidos se absorben mejor que los tetra o pentapéptidos, ya que existen transportadores para los primeros pero no para los segundos, que consecuentemente necesitan ser hidrolizados antes de ser transportados.

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2. Contener una baja concentración de aminoácidos libres, con el fin de no incrementar la osmolaridad de la fórmula y evitar en parte la dificultad de su absorción, ya que los sistemas de transporte de aminoácidos presentan fenómenos de tipo competitivo. 3. Presentar un escaso poder antigénico para que su absorción paracelular no plantee problemas de alergenicidad. 4. Poseer un escaso amargor para hacer su palatabilidad más agradable. Los hidrolizados extensivos tienen un sabor más amargo que los hidrolizados parciales. 5. Presentar una baja concentración en sales para evitar incrementar la carga osmótica. 6. Poseer un alto valor biológico, para lo cual se debe evitar en su proceso de obtención la pérdida o bloqueo de aminoácidos. Además de las ventajas nutricionales y terapéuticas de la hidrólisis de proteínas de leche de vaca, este proceso puede mejorar algunas de las propiedades funcionales de las proteínas de partida ofreciendo oportunidades muy interesantes en aplicaciones nutricionales. Generalmente, los hidrolizados de proteínas de suero lácteo poseen una mayor solubilidad, a la vez que presentan una menor viscosidad y un cambio significativo de las propiedades gelificantes, emulsificantes y de formación de espuma cuando se comparan con la proteína nativa.

7.4. Obtención de hidrolizados proteicos Los hidrolizados proteicos pueden obtenerse bien por procesos de hidrólisis química o por procesos de hidrólisis enzimática. Con la hidrólisis química, alcalina o ácida, se consigue un alto grado de hidrólisis pero con el inconveniente de ser procesos poco controlables y que implican la destrucción de ciertos aminoácidos. De hecho, en la hidrólisis alcalina se destruyen la arginina y la cisteína, mientras que en la ácida se destruye el triptófano por completo y de forma parcial los aminoácidos azufrados, desaminándose en parte la serina y la treonina. Tanto en un caso como en el otro, el resultado es un hidrolizado con alta carga en sales y reducido valor biológico por la destrucción de aminoácidos esenciales.


Tabla 6. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE ALGUNAS ENZIMAS UTILIZADAS EN LA HIDRÓLISIS DE PROTEÍNAS LÁCTEAS Enzima

Tipo

Fuente pH

Alcalasa Neutrasa Corolasa Proteasa 660L Proteasa fúngica Tripsina Quimotripsina

Serina proteasa Serina proteasa Cisteína proteasa Serina proteasa Aspartato proteasa Serina proteasa Serina proteasa

Por lo anteriormente expuesto, el proceso de hidrólisis enzimática es el de elección cuando se trata de obtener hidrolizados de alto valor nutritivo y de contenido salino limitado, para ser utilizados en dietas semielementales para nutrición enteral. La hidrólisis enzimática de proteínas lácteas es poco conocida pese a su importancia económica; los procesos industriales están protegidos por patentes y son pocos los parámetros de diseño disponibles. No obstante, en general consta de tres grandes etapas: 1. Pretratamiento del sustrato. Mediante este proceso se pretende la desnaturalización parcial de las proteínas y, por tanto, alterar su estructura terciaria y cuaternaria para que los enlaces peptídicos sean más accesibles al ataque enzimático. Con este fin se suelen emplear los tratamientos térmicos y de pH. 2. Hidrólisis enzimática. Se suele llevar a cabo en fase pseudohomogénea. Las proteasas a utilizar fueron inicialmente de origen animal, como la tripsina, la pepsina o la quimotripsina, o de origen vegetal como la papaína. Actualmente las proteasas obtenidas a partir de microorganismos modificados genéticamente son las más utilizadas, de forma que una de las industrias biotecnológicas más prósperas es precisamente la de la producción de proteasas a partir de microorganismos como Bacillus licheniformis, B. subtilis, B. megaterium o Aspergillus oryzae. Las proteasas utilizadas se clasifican en cuanto a su acción hidrolítica en endopeptidasas (si rompen al azar enlaces en el interior de las cadenas peptídicas) y exopeptidasas (si separan aminoácidos y dipéptidos de los extremos de las cadenas poli-

Bacillus licheniformis Bacillus subtilis Carica papaya Bacillus subtilis Aspergillus oryzae Páncreas bovino Páncreas bovino

Estabilidad T.ª (oC)

4 < pH < 11 6 < pH < 8 5 < pH < 8 7 < pH < 9 5 < pH < 9 6 < pH < 10 6 < pH < 10

50 < T.ª < 60 40 < T.ª < 50 50 < T.ª < 70 50 < T.ª < 70 45 < T.ª < 60 30 < T.ª < 60 30 < T.ª < 60

peptídicas). A su vez, las endopeptidasas se dividen según el tipo de enlace peptídico por el que tengan preferencia, encontrándose: • Serina proteasas (tripsina, quimotripsina). • SH proteasas (papaína, bromelina). • Aspartato proteasas (pepsina, quimiosina). • Metalo proteasas (colagenasa, termolisina). • Proteasas diversas (renina, queratinasa). Por su parte, las exopeptidasas se diferencian en: • Carboxipeptidasas: separan aminoácidos del extremo carboxilo. • Aminopeptidasas: separan aminoácidos del extremo amino. • Dipeptidasas: desdoblan dipéptidos. En la Tabla 6 se recogen las características principales de las enzimas más utilizadas en la hidrólisis de proteínas lácteas. La elección de la enzima se basa en el grado de hidrólisis que se desea obtener y en el sustrato utilizado. Así, por ejemplo, las proteasas de B. subtilis son de gran utilidad en la hidrólisis de caseínas, mientras que la tripsina o la quimotripsina parecen ser más adecuadas para la digestión de proteínas del lactosuero. Por otra parte, para la obtención de hidrolizados hipoalergénicos se hace necesario un alto grado de hidrólisis, que se consigue mediante complejos enzimáticos que actúan sinérgicamente o bien mediante la actuación de varias de estas enzimas en hidrólisis sucesivas. Si las condiciones de pH y temperatura no resultasen coincidentes, se separa la acción de las distintas enzimas por un tratamiento térmico que asegure la inactivación de la enzima que actuó en primer lugar.

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Capítulo 2.14.


3. Desnaturalización o separación de las enzimas: esta etapa es necesaria para estabilizar los hidrolizados, y sobre todo para evitar riesgos para la salud. Los procesos de desnaturalización deben ser térmicos, con temperaturas próximas a los 100 ºC aplicadas durante unos pocos minutos. Si se prefiere separar la enzima, la técnica más usual es la ultrafiltración con membranas con puntos de corte comprendidos entre 1.000 y 10.000 Da.

7.5. Caracterización de los hidrolizados enzimáticos de proteínas Con el fin de ser seguros y eficaces, los hidrolizados de proteínas han de tener una antigenicidad reducida, un contenido en aminoácidos libres pequeño, una gran proporción de dipéptidos y tripéptidos y, al menos, conservar el mismo valor nutritivo de las proteínas de partida. Estas características vienen definidas por distintos factores que se deben controlar en el proceso de hidrólisis, como las enzimas utilizadas, la concentración inicial de proteína, la relación enzima-sustrato, la temperatura, el pH de hidrólisis, los tratamientos térmicos realizados para la desnaturalización de la enzima, los procesos de ultrafiltración, etc. La definición de todos los parámetros anteriores, con el fin de obtener un hidrolizado con antigenicidad muy reducida sin que su valor nutritivo se vea comprometido, es muy difícil. Así, por ejemplo, la utilización de tratamientos térmicos prolongados a alta temperatura con el fin de reducir la antigenicidad y/o desnaturalizar la enzima conlleva la posibilidad de la aparición de reacciones de Maillard, con el consiguiente bloqueo de la lisina disponible, así como la formación de lisinoalanina, que disminuye la biodisponibilidad del zinc, lo que en definitiva conduce a la disminución del valor nutritivo del hidrolizado de proteínas. Este problema se suele resolver utilizando concentraciones proteicas no superiores al 10% (p/v) y tratamientos térmicos a 90 ºC durante un tiempo inferior a 10 minutos, o a mayor temperatura durante menos tiempo. También, y como consecuencia del paso de los hidrolizados por columnas de carbón activo, que tiene como objeto reducir el amargor típico de esta clase de productos, puede quedar

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retenida selectivamente en la columna la fenilalanina y otros aminoácidos alifáticos como el triptófano y la metionina. La caracterización del producto final de la hidrólisis de proteínas ha de contemplar, por tanto, aspectos no sólo inmunológicos (determinación de su antigenicidad residual), sino también nutricionales.

7.5.1. Evaluación nutricional La evaluación nutricional del hidrolizado se lleva a cabo con el fin de asegurar que el producto contiene un perfil de aminoácidos similar al de la proteína de partida, y que al ser administrado a animales de experimentación el valor biológico del hidrolizado es al menos igual al de la proteína de partida. El análisis de aminoácidos requiere la hidrólisis química previa del hidrolizado con el fin de convertir todo su contenido proteico o peptídico en aminoácidos libres, que, tras reaccionar con isotiocianato, son separados mediante cromatografía en fase líquida de alto rendimiento (HPLC) y detectados mediante revelado con luz ultravioleta (UV), pudiendo ser así identificados y cuantificados. Con el fin de poder determinar todos los aminoácidos azufrados, se realiza además una oxidación perfórmica que protege la cisteína y la metionina mediante su conversión en ácido cisteico y metioninsulfona, respectivamente. Para el análisis del triptófano se realiza una hidrólisis alcalina con hidróxido de bario. No obstante, la determinación de la composición en aminoácidos de un hidrolizado no es totalmente indicativa de los efectos de la hidrólisis enzimática y del tratamiento térmico sobre el valor nutricional del mismo, ya que, por ejemplo, la lisina bloqueada por reacciones de Maillard se libera al utilizar HCl en la hidrólisis ácida del método utilizado en el análisis de aminoácidos. En consecuencia, en este análisis se estaría teniendo en cuenta la cantidad de lisina no biodisponible. Por esta razón, la forma más apropiada de evaluar, desde un punto de vista nutricional, la calidad de una fuente proteica es mediante la realización de bioensayos en animales, usualmente ratas en crecimiento. Para este tipo de ensayos, se diseñan dietas semipurificadas isocalóricas adaptadas para las ratas, que sólo difieren en la fuente nitrogenada que conten-


Tabla 7. ÍNDICES QUE SE UTILIZAN EN LA CARACTERIZACIÓN NUTRICIONAL DE HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS DE PROTEÍNAS Coeficiente de digestibilidad verdadera (CDV) = (N absorbido / N ingerido) x 100 CDV = [I - (F - Fe) / I] x 100 Utilización neta de la proteína (NPU) = (N retenido / N ingerido) x 100 NPU = [I - (F - Fe) - (U - Ue) / I] x 100 Valor biológico de la proteína (VB) = (N retenido / N absorbido) x 100 VB = [I - (F - Fe) - (U - Ue)] / [I - (F - Fe)] x 100 Coeficiente de eficacia en crecimiento (PER) = incremento de peso del animal (g) / proteína ingerida en el mismo periodo (g) I: nitrógeno ingerido (mg/día); F: nitrógeno en heces (mg/día); Fe: nitrógeno en heces durante el periodo endógeno (mg/día); U: nitrógeno en orina (mg/día); Ue: nitrógeno en orina durante el periodo endógeno (mg/día).

gan, que estará en una concentración del 12% (p/p). Como proteína de referencia se emplea caseína adicionada de DL-metionina al 5% (p/p). Además del hidrolizado de proteínas se ha de incluir una dieta en la que la fuente nitrogenada sea la proteína de partida. Estos estudios se realizan en ratas en crecimiento (50-70 g) y constan de dos fases o periodos: 1. Un periodo inicial de 5 días de duración (denominado periodo endógeno) en el que se alimenta a los animales con una dieta igual a la dieta patrón (caseína + 5% DL-metionina), pero al 4% (p/p) de proteína. De estos 5 días los dos primeros son de adaptación a la dieta y los tres restantes de recogida de muestras para la determinación de nitrógeno fecal y urinario. La concentración de proteína en la dieta (4%) que se utiliza se considera límite para que no exista pérdida proteica, por lo que los valores de nitrógeno obtenidos en heces y orina durante este periodo no se consideran como procedentes de la proteína ingerida, sino de las descamaciones liberadas en intestino, etc. 2. Un segundo periodo, periodo fundamental, que dura 10 días. Los tres primeros días son de adaptación a la dieta y en los restantes se realiza el balance de nitrógeno, a partir de los valores de ingesta proteica y cantidad de nitrógeno en heces y orina. Los parámetros que se determinan en la valoración nutricional de las proteínas son: digestibilidad de la proteína, utilización neta proteica, valor

biológico y coeficiente de eficacia en crecimiento (Tabla 7). Estos parámetros, según el Comité Científico para la Alimentación Infantil perteneciente a la Comisión para la Ciencia y la Tecnología de la Alimentación de la Comunidad Europea, han de ser muy similares a los de la proteína de referencia (caseína + 5% DL-metionina). Tras este análisis, el hidrolizado se ha de ensayar en animales de experimentación dentro de unas fórmulas específicamente diseñadas para valorar su digestibilidad, valor biológico, utilización neta de la proteína y coeficiente de eficacia proteica, cuyos valores han de ser similares a los observados para la misma fórmula utilizando como fuente proteica caseína + 5% metionina, considerada como proteína patrón. Este tipo de estudios debe ser completado con experiencias que incluyan tanto animales sanos, como otros a los que experimentalmente se les haya producido algún síndrome de desnutrición. Dentro de estos parámetros cobran especial importancia la determinación de proteínas plasmáticas totales, así como albúmina y proteínas plasmáticas de vida media más corta (transferrina, prealbúmina, proteína ligadora de retinol, etc.) y el perfil de aminoácidos plasmáticos. También se incluye en estos estudios la determinación de actividades enzimáticas intestinales, concretamente las localizadas en el borde en cepillo de los enterocitos, que suelen verse bastante afectadas tanto en la alergia a leche de vaca como en síndromes que

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Capítulo 2.14.


cursan con malabsorción. Dentro de ellas las actividades disacaridasas (sacarasa, lactasa, maltasa e isomaltasa), aminopeptidasas, dipeptidasas y fosfatasa alcalina son las más comúnmente analizadas, ya que la recuperación de sus niveles va a influir de forma directa en la recuperación del paciente.

Antes de proceder a la inclusión de un hidrolizado de proteínas en fórmulas destinadas al tratamiento de síndromes de malabsorción-desnutrición, diarrea crónica o alergia a la leche de vaca, debe determinarse el grado de hidrólisis, la casi ausencia de proteínas nativas y la disminución de la antigenicidad conseguida con la hidrólisis enzimática. Los principales objetivos de las pruebas no clínicas son por una parte caracterizar las propiedades moleculares e inmunológicas de los productos y por otra asistir al desarrollo del producto y el control de calidad para asegurar la hipoantigenicidad del producto.

bovino por las propias proteínas nativas o sus hidrolizados correspondientes, permitiendo calcular la disminución de la antigenicidad del hidrolizado respecto a la que presenta la proteína nativa. Una secuencia antigénica incluida en un péptido largo tiene mayor poder antigénico que la misma secuencia incluida en un péptido pequeño. Así pues, la existencia de péptidos con un tamaño máximo de 3.500 Da parece ser esencial en la disminución de la antigenicidad de un hidrolizado. Por tanto, la determinación de la distribución de pesos moleculares de un hidrolizado es muy importante, ya que mediante esta determinación se podrá determinar la ausencia de proteínas nativas y el tamaño de los componentes del hidrolizado. Como norma general, los perfiles de pesos moleculares de los hidrolizados de proteínas se determinan por cromatografía de permeación en gel, bien utilizando Sephadex G25 o mediante HPLC empleando columnas más pequeñas con un relleno de cianosilicona inerte, siendo este último método más rápido y su resolución y reproducibilidad mayores.

7.5.2.1. Ensayos in vitro

7.5.2.2. Ensayos in vivo

Este tipo de ensayos han sido diseñados para que se pueda determinar la antigenicidad residual de un hidrolizado de una forma rápida y fiable, pero en ningún caso han de ser la base para permitir su inclusión en una fórmula. En todo caso, han de ser una herramienta de control de calidad en la producción industrial de hidrolizados enzimáticos de proteínas, no sólo para evaluar el producto final, sino para controlar el proceso de hidrólisis de cada lote de producción. Entre estos ensayos se incluyen los siguientes: • Determinación de la distribución de pesos moleculares. • Reacciones de inmunoprecipitación (inmunodifusión e inmunoblotting). • Enzimoinmunoensayo. • Radioinmunoensayo. Estas dos últimas técnicas son las más empleadas por su alta sensibilidad, que es incluso mayor que la de los métodos in vivo. Así se han desarrollado enzimoinmunoensayos y radioinmunoensayos que permiten calcular la antigenicidad del hidrolizado en comparación con la de la proteína nativa. Estos ensayos determinan la inhibición de la respuesta de IgG específica frente a α-caseína y β-lactoglobulina o frente a proteínas del suero lácteo

Los ensayos con modelos animales para determinar la antigenicidad de los hidrolizados enzimáticos de proteína no tienen la misma precisión que los ensayos in vitro ni son específicamente cuantificables, pero tienen la ventaja de que, sin llegar a ser ensayos clínicos, se asemejan mucho más a la realidad fisiológica. Los modelos utilizados requieren, en general, la inmunización del animal por vía oral o parenteral, determinando posteriormente diversos parámetros indicativos de la alergenicidad del hidrolizado. Algunos autores han definido el índice de hipoinmunogenicidad como la medida de la reactividad inmunológica del hidrolizado en relación a la mostrada por la proteína nativa. Se han utilizado distintos modelos de inmunización por vía parenteral, en los que se inyectan por vía subcutánea o intraperitoneal la proteína, el hidrolizado e incluso fórmulas que contienen el hidrolizado acompañado de un adyuvante (adyuvante de Freund o hidróxido de aluminio) a conejos o ratas con el fin de producir su inmunización. Posteriormente se procede a la alimentación de los animales con las distintas dietas y a nuevas inmunizaciones. Finalmente se sacrifican los animales y se

7.5.2. Evaluación inmunológica

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determina el título sérico en IgG o IgE específicas, con el objeto de comprobar el aumento de la respuesta inmune humoral con el tiempo. Quizás los modelos que más se acercan a la realidad son los que emplean la inmunización por vía oral para estimar la inmunogenicidad de proteínas lácteas hidrolizadas. En este caso se utilizan generalmente cobayas que reciben durante 2 a 5 semanas la proteína nativa o el hidrolizado en el alimento. Tras este periodo se determina el grado de respuesta inmune mediante la medida de los niveles séricos de IgG específica, por medio de pruebas de anafilaxia sistémica (se inyecta al animal por vía intravenosa la proteína nativa o el hidrolizado y se comprueba si hay o no reacción anafiláctica) o mediante pruebas de anafilaxia cutánea pasiva que, indirectamente, miden la producción de IgE específica por parte del animal inmunizado. En el caso de las pruebas de anafilaxia sistémica, la administración del hidrolizado a animales previamente sensibilizados por vía oral frente a las proteínas en su forma nativa debe evitar la aparición de choque anafiláctico, del mismo modo que la administración de proteína en forma nativa por vía intravenosa debe estar desprovista de consecuencias fatales en animales que hayan recibido previamente el hidrolizado por vía oral. La Academia Americana de Pediatría (American Academy of Pediatrics, AAP) recomienda que las fórmulas utilizadas para el tratamiento de la alergia a la leche de vaca sean probadas en un ensayo doble ciego controlado con placebo en el que se administre el hidrolizado a niños con alergia demostrada a leche de vaca. Esta autoridad indica además que para que una fórmula sea aceptable debe ser tolerada al menos por el 90% de los pacientes con alergia demostrada a proteínas de leche de vaca. Estas recomendaciones han sido también aceptadas por la Sociedad Europea de Nutrición, Gastroenterología y Hepatología Pediátrica (European Society of Paediatric Gastroenterology, Hepatology And Nutrition, ESPGHAN) y por la Sociedad Europea de Alergia Pediátrica e Inmunología Clínica (European Society of Paediatric Allergy and Clinical Immunology, ESPACI). Las fórmulas así ensayadas y que cumplan ese requisito pueden ser denominadas fórmulas hipoalergénicas, y se consideran adecuadas para el tratamiento de la alergia a leche de vaca. En general, las fórmulas que contienen aminoácidos libres y las que contienen hidrolizados extensivos de proteínas son las que cumplen estos criterios.

7.6. Adecuación nutricional de las fórmulas hipoantigénicas Con el fin de comparar la eficacia nutricional de los hidrolizados de proteínas con la de mezclas de aminoácidos libres y con la de la proteína de partida, se han realizado numerosos estudios tanto en animales de experimentación como en humanos. Como se ha comentado anteriormente, los parámetros utilizados en la determinación de la eficacia nutricional son: cantidad de nitrógeno absorbido, nitrógeno excretado, parámetros de crecimiento, concentraciones de proteínas y aminoácidos plasmáticos y actividades enzimáticas del borde en cepillo.

7.6.1. Estudios en animales de experimentación Se ha demostrado en ratas que la alimentación con dietas que incluyen péptidos produce un mayor crecimiento y una mayor retención de nitrógeno que con dietas que contienen aminoácidos libres como fuente nitrogenada. Estas diferencias se producen tanto en animales sanos como en animales que sufren una disfunción hepática o pancreática. Los autores de este estudio explicaron estos resultados basándose en una mayor rapidez en la absorción intestinal de péptidos, con la consecuente inducción de una mayor respuesta a insulina. Por otra parte, la recuperación de ratas que han sufrido un proceso de desnutrición con dietas semielementales conduce a una mayor retención de nitrógeno, debido a una disminución de la excreción urinaria del mismo, así como a un mayor contenido proteico a nivel intestinal, en comparación con la recuperación con dietas que contienen la misma proteína pero en su forma nativa. No obstante, la forma molecular del nitrógeno de la dieta no produce diferencias en la digestibilidad de la proteína ni en la capacidad funcional intestinal (determinada por el contenido en enzimas proteolíticas del borde en cepillo de los enterocitos). La teoría más aceptada para explicar estos hechos indica, como ya se ha señalado anteriormente, que el nitrógeno aportado en forma de pequeños péptidos se absorbe más rápidamente que el aportado en forma de proteína entera, y es usado de manera más eficiente para la síntesis proteica, principalmente a nivel del enterocito. En este sentido, se ha

509

Capítulo 2.14.


establecido en experimentos llevados a cabo en ratas alimentadas con dietas isocalóricas, basadas en hidrolizados de diferentes proteínas, que tanto el origen de la proteína como la técnica de hidrólisis enzimática y el tamaño de los péptidos del hidrolizado pueden afectar a la velocidad de absorción de los aminoácidos y al perfil de aminoácidos plasmáticos.

7.6.2. Estudios en humanos La experimentación en nutrición clínica, llevada a cabo mediante ensayos prospectivos aleatorios con pacientes en estado crítico, nunca aporta resultados tan claros como los obtenidos en modelos animales de experimentación. Entre los factores que afectan a este tipo de estudios cabe destacar la selección de los individuos, el tamaño de los grupos experimentales, su heterogeneidad y el diseño global del estudio. En la mayoría de los estudios desarrollados en adultos con una función digestiva normal, la alimentación con proteína nativa, hidrolizado de proteína o mezclas de aminoácidos no ha dado lugar a diferencias significativas en la absorción o utilización metabólica de la proteína. En casi todos los ensayos clínicos en los que se comparan dietas que incluyen proteína entera con dietas basadas en hidrolizados de proteínas se ha observado una mayor y más rápida absorción de los aminoácidos cuando se utilizan éstos últimos. No obstante, este incremento va acompañado, en la mayoría de los casos, de una mayor excreción de nitrógeno en forma de urea. A pesar de estos hechos, en un estudio llevado a cabo en pacientes adultos en periodo de recuperación de cirugía abdominal, se observó que la administración de hidrolizados proteicos reducía la excreción urinaria de nitrógeno, si bien no se observaron diferencias en cuanto al balance de nitrógeno, y la proteína en forma nativa fue mejor absorbida. Únicamente en pacientes pancreatectomizados los hidrolizados de proteínas han sido claramente ventajosos en el aspecto nutricional frente a la proteína entera. Así, en un estudio realizado con estos pacientes, a los que se administraron ambas formas moleculares de nitrógeno, la absorción de la proteína en forma de hidrolizado fue del 91% frente a sólo un 61% de proteína entera absorbida.

510

En definitiva, y a excepción de los estudios realizados en pacientes con graves problemas del tracto digestivo (resecciones intestinales, pancreatectomías, etc.), existe muy poca bibliografía de estudios realizados en humanos acerca de las ventajas nutricionales de los hidrolizados de proteínas frente a la proteína nativa en cuanto a la absorción de nitrógeno, utilización metabólica de la proteína, etc., por lo que la ventaja principal de los hidrolizados de proteínas radica en su baja antigenicidad.

7.7. Eficacia de los hidrolizados de proteínas en la prevención y el tratamiento de la alergia a la leche de vaca El efecto terapéutico de las dietas semielementales en el tratamiento y la prevención de la alergia a leche de vaca y a otras proteínas de la dieta ha sido ampliamente estudiado. La mayoría de estos trabajos se han llevado a cabo con hidrolizados enzimáticos de proteínas lácteas, tanto de caseínas como de proteínas procedentes del lactosuero, con tamaños de péptidos que no superaban los 3.000 Da (hidrolizados extensivos), comprobándose que son incapaces de producir sensibilización en cobayas o reacciones anafilácticas en la mayoría de los niños, aunque existen casos (muy pocos) en los que se han descrito reacciones alérgicas puntuales a estos hidrolizados en niños hipersensibles a ciertas proteínas de la dieta. Varios estudios han demostrado que la administración de fórmulas hipoantigénicas (HA) a niños reduce la incidencia de síntomas de atopia (dermatitis atópica, urticaria, trastornos gastrointestinales, asma, etc.). Esta incidencia es en general igual a la de niños alimentados al pecho y puede ser hasta cinco veces menor que la de niños alimentados con fórmulas a base de leche de vaca o soja. Además, las reacciones alérgicas en niños alimentados con fórmulas HA son de menor intensidad que en los niños alimentados con leche de vaca o con fórmulas a base de soja. Diversos estudios prospectivos han demostrado que las fórmulas hipoantigénicas son también eficaces en la prevención del desarrollo de atopia en niños con alto riesgo de padecerla. En uno de estos estudios solamente el 6-7% de los niños que recibieron fórmulas semielementales desarrollaron atopia en los 6 primeros meses de vida, mientras que el porcentaje fue del 35-40% en los que recibieron fórmulas con le-


Tabla 8. PATRONES DE REQUERIMIENTO DE AMINOÁCIDOS Y COMPOSICIÓN EN AMINOÁCIDOS DE LA PROTEÍNA DE SOJA Y DE LA PROTEÍNA DE LECHE DE VACA Patrón sugerido de requerimientos Aminoácido Recién nacidos (mg/g de proteína) (3-4 meses)

Composición

Niños preescolares (2-5 años)

Escolares (10-12 años)

Adultos

Proteína de soja

Proteína de leche de vaca

Histidina

26

19

19

16

27

34

Isoleucina

46

28

28

13

48

48

Leucina

93

66

44

19

78

81

Lisina

66

58

44

16

61

89

Metionina + cisteína

42

25

22

17

26

40

Fenilalanina + tirosina

72

63

22

19

90

80

Treonina

43

34

28

9

35

46

Triptófano

17

11

9

5

13

12

Valina

55

35

25

13

48

50

• Incluyendo histidina

460

339

241

127

504

479

• Sin histidina

434

320

222

111

477

445

Total:

che de vaca o soja. El efecto beneficioso de estas fórmulas de baja antigenicidad fue posteriormente confirmado en niños con edades de 12 a 18 meses de vida, en los que la incidencia de eczema y otros síntomas alérgicos continuó siendo un 50% menor en comparación con los niños que recibían fórmulas basadas en leche de vaca o soja (ver Capítulo 4.42).

8. La soja como nueva fuente proteica La soja (Glicine max) pertenece a la familia de las leguminosas y es capaz de fijar nitrógeno del aire mediante la acción de las bacterias de sus raíces. El contenido en proteína de las semillas de soja es cercano al 40%. No obstante, el material de partida para la preparación de la mayoría de los ingredientes comerciales que contienen proteínas son los copos de soja deslipidados, cuyo contenido

en proteína es aproximadamente del 50%, aunque puede llegar a ser de un 90%. De hecho, los productos proteicos básicos obtenidos a partir de los copos de soja deslipidados se enmarcan dentro de tres categorías en función de su riqueza en proteínas y del proceso de obtención: 1. Harinas de soja. Fabricadas a partir de semillas de soja a las que se han eliminado la grasa y el salvado. Contienen entre un 40 y un 54% de proteína. 2. Concentrados de proteína de soja. Harina de soja de la que se han eliminado la grasa, los azúcares y el agua. Su contenido en proteína es aproximadamente del 65%. 3. Proteínas aisladas de soja. Harina de soja de la que se han eliminado los azúcares, otros materiales solubles en agua y las fibras del cotiledón, de modo que se eliminan prácticamente todos los componentes no proteicos y se obtiene un producto que contiene un 96% final de proteína. La composición en aminoácidos de la proteína de soja y de la proteína de leche de vaca, así como los

511

Capítulo 2.14.


requerimientos de aminoácidos en distintas edades, se encuentran recogidos en la Tabla 8. La digestibilidad de la proteína de soja es comparable a la de otras fuentes proteicas de alta calidad como la carne, la leche o los huevos. Además, la soja constituye una buena fuente proteica, aunque suele utilizarse en combinación con otras proteínas, ya que como fuente proteica única el aporte de metionina puede ser limitado. De hecho, diversos estudios han demostrado que, aunque la suplementación con metionina de productos que contengan proteínas de soja no es necesaria en adultos ni en niños mayores de 2 años, este no es el caso respecto a niños recién nacidos alimentados con fórmulas infantiles a base de proteína de soja. La fortificación de alimentos con proteína de soja es útil y ventajosa por varias razones, como su precio, su calidad nutricional, su estabilidad, la facilidad de los métodos para obtenerla y ciertas consideraciones médicas. De hecho, la proteína de soja puede además ser utilizada en la suplementación de otras fuentes proteicas que carezcan de algunos aminoácidos. Por ejemplo, estas proteínas tienen un alto contenido en lisina, por lo que podrían ser utilizadas para corregir la deficiencia de este aminoácido en proteínas derivadas de cereales como el maíz o el trigo. Combinando estas fuentes proteicas se puede obtener un balance de aminoácidos esenciales adecuado. Por otra parte, los productos ricos en proteína de soja se utilizan para la elaboración de fórmulas destinadas a la alimentación infantil, postoperatoria, hospitalaria y geriátrica. Estas fórmulas pueden ser diseñadas con el fin de proporcionar una nutrición completa, y en caso de necesidad se puede proceder a la suplementación añadiendo un 0,5-1,5% de metionina. No obstante, la sustitución de fórmulas basadas en proteína de leche de vaca por las basadas en proteína de soja en el tratamiento de la alergia a la leche de vaca no es recomendable en niños menores de 6 meses y en todo caso ha de hacerse con precaución, ya que un porcentaje considerable de los individuos alérgicos a las proteínas de leche de vaca lo son también a las de soja. La proteína de soja se utiliza como aditivo para la emulsificación/ estabilización de emulsiones, para la absorción de grasa y agua, por sus propiedades adhesivas y de formación de fibras y como análogos de alimentos. La metodología para la obtención de hidrolizados de proteínas de soja es similar a la utilizada para la obtención de cualquier otro hidrolizado de proteí-

512

nas (ver apartado 7.4). La hidrólisis mejora las propiedades de montado y la solubilidad en ácidos.

8.1. Actividad biológica de la proteína de soja 8.1.1. Efectos anticancerígenos de las proteínas de soja. Inhibidores de proteasas Entre las proteínas de la soja se encuentran inhibidores de proteasas que pueden suponer hasta un 6% del total de las proteínas. Entre estos inhibidores, el inhibidor de tripsina de la soja inhibe principalmente la actividad tripsina y disminuye el valor nutricional de la proteína, y causa asimismo hipertrofia pancreática en animales de experimentación. La actividad de este inhibidor puede ser destruida mediante calor. Otro inhibidor de proteasas derivado de las proteínas de soja, el inhibidor Bowman-Birk, inhibe principalmente la tripsina y la quimotripsina y posee propiedades anticancerígenas. De hecho, ya se han llevado a cabo varios estudios clínicos y se han completado estudios de fase I y fase II en los que se ha utilizado este inhibidor de proteasas en el tratamiento de pacientes con leucoplasia oral. Los estudios de fase I demostraron que el inhibidor no es tóxico, mientras que los de fase II han demostrado que es útil en el tratamiento de estos pacientes, observándose una reducción de las lesiones orales dependiente de la dosis. Por otra parte, un estudio aleatorio a doble ciego ha demostrado que este inhibidor de proteasas puede ser útil también en el tratamiento de pacientes con hiperplasia de próstata, mostrando los pacientes tratados disminuciones significativas en los niveles séricos del antígeno específico prostático (PSA). Por último, en un estudio a doble ciego se ha descrito que el inhibidor Bowman-Birk produce la regresión de la enfermedad en pacientes que padecen colitis ulcerosa. La cistatina C es un inhibidor de proteasas presente en las proteínas de soja, con efectos prometedores en el tratamiento del cáncer. Las células cancerosas son capaces de invadir tejidos normales mediante la acción de proteasas. En general, las células malignas poseen una actividad proteolítica elevada en comparación con células normales, y el suero de pacientes oncológicos


muestra niveles anormales de ciertos inhibidores de proteasas. Una teoría interesante sería que ciertos inhibidores de proteasas deben su actividad anticarcinogénica a su capacidad de inhibir proteasas producidas por células malignas.

8.1.2. Efectos cardiovasculares de las proteínas de soja La Administración de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug Administration, FDA) de los Estados Unidos aprobó recientemente un documento relacionando el consumo de proteína de soja con la reducción del riesgo de padecer enfermedades cardiacas. De hecho, la FDA recomienda actualmente el consumo de 25 g/día de proteína de soja como parte de una dieta baja en grasas saturadas para la reducción del colesterol. Se estima que el consumo de esta cantidad de soja puede producir una disminución de hasta un 8% del LDL-colesterol en pacientes que tienen altos niveles de colesterol, mientras que no tiene efectos adversos en personas con niveles normales de colesterol. Asociaciones como la Asociación Americana del Corazón (American Heart Association, AHA) han

reconocido también el efecto de la soja en la prevención de la enfermedad cardiaca. Las proteínas de origen vegetal muestran frecuentemente efectos hipocolesterolemiantes en comparación con las proteínas animales. La soja es una de las fuentes proteicas vegetales con un efecto más claro en este sentido. Es más, su efecto se produce sólo sobre el LDL-colesterol y no sobre el HDL, por lo que se produce un incremento relativo del HDL-colesterol (“colesterol bueno”). Además, la soja disminuye la oxidación de las LDL, mejora la reactividad vascular y disminuye los niveles de triglicéridos. En algunos trabajos se ha atribuido al menos parte del efecto hipocolesterolemiante a dos proteínas, denominadas globulinas 11S y 7S, presentes en los preparados de proteínas de soja. No obstante, gran cantidad de estudios demuestran que las isoflavonas presentes en los preparados de proteínas de soja (genisteína, daizeína y gliciteína) son las principales responsables del efecto de los preparados de soja sobre el colesterol. Por último, se ha descrito recientemente que las proteínas de soja, en colaboración con los ácidos grasos de la serie n-3 u ω-3, pueden tener un efecto protector frente a la osteoporosis.

513

Capítulo 2.14.


9. Resumen  La obtención de alimentos funcionales y de aditivos alimentarios naturales es objetivo principal de la industria alimentaria en la actualidad. Las proteínas y los péptidos procedentes de distintos alimentos están desempeñando un papel muy importante en la consecución de estos objetivos. La importante evolución experimentada por la tecnología de producción de proteínas y péptidos se debe al hecho de que, además de su papel nutricional como fuente de aminoácidos, estos compuestos son capaces de ejercer diferentes efectos biológicos específicos y, por tanto, tienen un gran valor añadido desde el punto de vista nutricional, terapéutico e industrial. Por otra parte, las proteínas aisladas de alimentos tienen interés por sus propiedades físico-químicas, ya que pueden ser utilizadas como aditivos naturales en la manufacturación de otros alimentos. Las tecnologías de producción de péptidos y proteínas han llegado a desarrollarse hasta el punto que actualmente se comercializan productos que contienen proteínas e incluso péptidos específicos aislados de distintos alimentos.

 Además, las caseínas y proteínas del suero lácteo contienen en su secuencia péptidos que son liberados por hidrólisis enzimática de manera natural en la digestión y que poseen actividades biológicas muy interesantes sobre el sistema digestivo, el sistema inmune o el sistema cardiovascular. El glicomacropéptido es un ejemplo claro de este tipo de péptidos, ya que es liberado en el intestino por acción de la quimosina, y posee un amplio espectro de funciones biológicas, al menos in vitro, que incluyen la unión a toxinas, la estimulación del crecimiento de bifidobacterias, la inhibición de la proliferación de esplenocitos, etc. Además, el glicomacropéptido tiene un alto contenido en aminoácidos ramificados y no contiene fenilalanina, lo que le hace ser potencialmente útil en la elaboración de dietas destinadas a la alimentación de pacientes con problemas hepáticos y de fenilcetonúricos. Por último, el glicomacropéptido puede ser utilizado por sus propiedades físico-químicas: gelifica a bajo pH y puede ser utilizado a pH > 4,5 como emulsificante en batidos, natas y leches.

 La leche de vaca es una de las principales fuentes de obtención de proteínas y péptidos con actividad biológica y funcional. Así, de la leche de vaca se obtienen concentrados de proteínas, de caseínas y de proteínas de suero lácteo, y fracciones aisladas de suero lácteo. La industria alimentaria utiliza estos productos por su capacidad de inmovilizar agua, formar espumas y gelificar. Además, son buenos agentes emulsificantes y se utilizan para la fortificación de alimentos y bebidas y como sustitutos de proteínas de otras fuentes en la preparación de algunos alimentos. En cuanto a su actividad biológica, las proteínas del suero lácteo han demostrado tener actividad anticancerosa y son capaces de potenciar la respuesta inmune.

 La leche aporta una serie de proteínas que poseen actividad implicada en el mantenimiento, la reparación o la proliferación celular. De hecho, actualmente se piensa que estos factores pueden tener un papel importante en la maduración y la función del sistema intestinal inmaduro y del sistema inmune. Además, algunos de ellos son muy importantes en la reparación de lesiones tisulares en el intestino. Estos compuestos se han englobado genéricamente en la categoría de proteínas de la leche denominadas factores de crecimiento. Entre estos factores los más importantes son las isoformas α y β del factor de crecimiento transformante, el factor de crecimiento epidérmico, el factor de crecimiento análogo a la insulina tipo 1 y el factor de crecimiento del endotelio vascular.

 Por otra parte, en el suero lácteo existe una serie de proteínas con actividad biológica que están siendo objeto de intenso estudio por sus propiedades. Entre ellas cabe destacar las inmunoglobulinas, la xantina oxidasa, la lactoferrina, la lactoperoxidasa y la lisozima. En general, todas estas proteínas poseen actividad antibacteriana y algunas, como la lactoferrina, están siendo actualmente añadidas a fórmulas infantiles.

514

 Las proteínas de leche de vaca son utilizadas en la elaboración de fórmulas destinadas a la alimentación infantil. Es frecuente la aparición de alergia a proteínas de leche de vaca en los niños alimentados con estas fórmulas, especialmente en prematuros y en aquellos con antecedentes familiares de alergia. Con el fin de evitar la aparición de estas alergias y de tratarlas, las pro-


teínas de leche de vaca pueden ser sometidas a hidrólisis de modo que se evite la presencia de proteínas nativas y de péptidos alergénicos. Además de la alergia, existen diversas patologías que cursan con alteraciones de la permeabilidad del intestino y de su funcionalidad. En estos casos el uso de hidrolizados enzimáticos de proteínas está indicado, ya que por un lado evitan la aparición de alergia y por otro aportan una fuente de nitrógeno predigerido y de fácil absorción.  La soja es otra fuente importante de proteínas biológicamente activas. De hecho, se ha demostrado la presencia de un inhibidor de proteasas en la proteína de soja denominado factor de Bowman-Birk que es capaz de inhibir la progresión de tumores. Además, numerosos estudios han demostrado que el consumo de soja reduce el riesgo de padecer enfermedades cardíacas. Así, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos recomienda actualmente el consumo de 25 g/día de proteína de soja como parte de una dieta baja en grasas saturadas para la reducción del colesterol.

515

Capítulo 2.14.


10. Bibliografía Revisión de los efectos cardiovasculares de los productos derivados de la soja. Moro GE, Warm A, Arslanoglu S, Miniello V. Management of bovine protein allergy: new perspectives and nutritional aspects. Ann Allergy Asthma Immunol 2002; 89 (6 Suppl 1): 91-6. Revisión de los artículos relacionados con la alergenicidad de fórmulas hipoalergénicas. Muraro MA, Giampietro PG, Calli E. Soy formulas and nonbovine milk. Ann Allergy Asthma Immunol 2002; 89 (Suppl 6): 97-101. Revisión de estudios en los que se utilizan fórmulas basadas en proteínas de fuentes distintas a la leche de vaca en el tratamiento de alergias a la leche de vaca. Nakay S, Modler HW. Food proteins. Processing applications. Wiley-Vch, Inc. New York, 2000. En este libro se recoge una revisión exhaustiva de las proteínas de origen animal y vegetal utilizadas en alimentación, incluyendo sus propiedades biológicas y físico-químicas importantes para la industria alimentaria.

Donnet-Hughes A, Duc N, Serrant P, Vidal K, Schiffrin EJ. Bioactive molecules in milk and their role in health and disease: the role of transforming growth factor-beta. Immunol Cell Biol 2000; 78 (1): 74 -9. Revisión de la función de los factores de crecimiento presentes en leche de vaca con especial atención al factor de crecimiento transformante. Incluye información sobre los estudios llevados a cabo en pacientes con enfermedad de Crohn. Florisa R, Recio I, Berkhout B, Visser S. Antibacterial and antiviral effects of milk proteins and derivatives thereof. Curr Pharm Des 2003; 9 (16): 1257-75. Revisión sobre los efectos antibacterianos y antivirales de proteínas lácteas y péptidos. Hasler CM. The cardiovascular effects of soy products. J Cardiovasc Nurs 2002; 16 (4): 50-63.

11. Enlaces web  www.spcouncil.org  www.natioaldairycouncil.org  www.ncbi.nlm.nih.gov/omim

516

Read LC, Pentitilla IA, Howarth GS, Clarke JM, Regester GO. Role and function of growth factors in infant nutrition. En: Räihä NCR, Rubaltelli FF (eds.). Infant Formula: Closer to the Reference. Nestlé Nutrition Workshop Se ries. Pediatric Program; volume 47 (S). Cambridge University Press. Lippincott Williams & Wilkins, 2002; Chap ter 14: 185 -96. Este capítulo de libro revisa los factores de crecimiento más importantes presentes en la leche de vaca. Simpsonn KJ, Nicholas KR. The comparative biology of whey proteins. J Mammary Gland Biol Neoplasia 2002; 7 (3): 313-26. Revisión exhaustiva de las proteínas del suero lácteo. Incluye aspectos estructurales y funcionales. Walker-Smith J. Cow’s milk allergy: a new understanding from immunology. Ann Allergy Asthma Immunol 2003; 90 (6 Suppl 6): 81-3. Revisión de los estudios inmunológicos más recientes sobre los mecanismos que desencadenan la alergia a las proteínas de leche de vaca y sobre las manifestaciones clínicas de esta enfermedad.

2.15. Aditivos alimentarios

María Fátima Olea Serrano Ana María Rivas Velasco

Capítulo 2.15. Aditivos alimentarios

1. Introducción 2. Concepto de aditivo alimentario 2.1. Sistema internacional de numeración de los aditivos alimentarios 2.2. Definición de aditivo alimentario 2.3. Criterios generales para la utilización de aditivos 2.4. Evaluación toxicológica de los aditivos 3. Colorantes 3.1. Clasificación 3.1.1. Colorantes orgánicos naturales 3.1.1.1. Derivados isoprénicos: carotenoides y xantofilas 3.1.1.2. Derivados del benzopireno 3.1.1.3. Derivados de hidratos de carbono 3.1.1.4. Otras estructuras químicas 3.1.2. Colorantes orgánicos sintéticos 3.1.2.1. Colorantes azoicos 3.1.2.2. Colorantes trifenil-metánicos 3.1.2.3. Colorantes xanténicos 3.1.2.4. Colorantes quinoleínicos 3.1.2.5. Colorantes indigoides 3.1.2.6. Conclusiones sobre los colorantes sintéticos 3.1.3. Colorantes inorgánicos 4. Conservantes 4.1. Clasificación 4.1.1. Conservantes orgánicos 4.1.2. Conservantes inorgánicos 4.1.3. Antibióticos 5. Antioxidantes 5.1. Clasificación 5.1.1. Antioxidantes de origen natural 5.1.2. Antioxidantes de síntesis 6. Edulcorantes

7. Potenciadores del sabor 8. Estabilizadores de los caracteres físicos 8.1. Mucílagos 8.2. Gomas 8.3. Pectinas (E:440) 8.4. Almidones modificados 8.5. Celulosas modificadas 8.6. Agentes tensioactivos: emulsionantes 8.7. Fosfatos (E-339 a E-341, E-450) 9. Conclusiones 10.Resumen 11.Bibliografía 12.Enlaces web

Objetivos n Conocer los conceptos relacionados con el término “aditivo alimentario”. n Conocer las medidas de seguridad alimentaria que permiten la selección de un aditivo. n Conocer cada uno de los tipos de aditivos empleados actualmente. n Conocer los mecanismos generales de acción de los conservantes. n Conocer los mecanismos generales de acción de los antioxidantes. n Establecer criterios propios sobre el uso de aditivos alimentarios. n Tener criterio para aceptar o no el empleo de un aditivo alimentario.

1. Introducción

L

a expresión “aditivo alimentario” se establece hacia finales del siglo XIX. Bajo este concepto se incluían inicialmente sustancias tales como condimentos, especias, residuos, impurezas, contaminantes, enriquecedores e incluso algunos alimentos. Aunque esta idea ya está superada y existen diferencias claras para cada uno de ellos, la confusión en muchos sectores sociales persiste. Se han definido los aditivos de forma genérica “como toda sustancia empleada para mejorar la apariencia y la conservación de un alimento”. Los aditivos alimentarios presentan gran variedad de efectos positivos. Se pueden lograr alimentos procedentes de todo el mundo en cualquier época del año, se puede disponer de alimentos más baratos, los alimentos presentan mayor aceptación por el consumidor al tener colores más apetecibles, etc. Como inconvenientes se podrían enumerar entre otros presentar casi exclusivamente un interés estético, como el empleo de colorantes o aromatizantes, esto si se olvida todo placer en la comida y se reduce el concepto al estrictamente nutricional. De otra parte, se ha relacionado el empleo de aditivos con cáncer y otros tipos de problemas toxicológicos o bien incidiendo en problemas del comportamiento como insomnio, hiperactividad, jaquecas, etc. No obstante, y aunque la controversia sobre el valor de los aditivos continuará por bastantes años, la realidad es que los aditivos se someten a más controles que cualquier otro componente de los alimentos. Los medios de difusión se vienen ocupando de forma casi continua de los riesgos que supone para la salud el consumo de alimentos elaborados con un determinado porcentaje de aditivos alimentarios, quizá en la creencia de que todo lo natural es “sano” mientras que los “productos químicos” sintetizados expresamente y adicionados a los alimentos son peligrosos. Estos hechos se pueden deber a que el consumidor medio entiende de forma parcial el concepto “químico”. Por otra parte, existe un miedo comprensible hacia el cáncer; mientras no se conozca la etiología de estas enfermedades, toda posible agresión exterior es, cuando menos, sospechosa. Constantemente surgen voces achacando a determinadas sustancias un efecto cancerígeno. Es muy frecuente que en esta lista de productos potencialmente peligrosos se encuentren aditivos. Al fin, todos los alimentos están constituidos por productos químicos: almidón, aminoácidos, ácidos grasos, vitaminas, carotenoides, flavonoides, nitratos, etc. La lista es interminable. No se puede olvidar que los alimentos naturales son en numerosas ocasiones vehículo, por su propia composición básica, de componentes tóxicos: glucósidos tiocianogenéticos en el género Brassica, nitratos en las espinacas, solanina en las patatas son sólo algunos de los numerosos tóxicos naturales que se podrían enumerar. 521

Capítulo 2.15.

Aditivos alimentarios

Al oponerse a los aditivos se aduce que no se ensayan, lo que es básicamente incierto, que se añaden al alimento con finalidades fraudulentas, como si por el hecho, por ejemplo, de adicionar unas partes por millón de un conservador un alimento en descomposición se pudiera volver fresco. Los aditivos alimentarios no suponen más del 1% de la composición química de un alimento y, además, los introducidos en los últimos 30 años se han sometido a controles toxicológicos rigurosos a los que por cierto no se han sometido los “alimentos naturales”. Las listas positivas de aditivos permitidos son abiertas, lo que quiere decir que están en continua revisión y control. Sería de desear que la industria alimentaria, los medios de difusión y la propaganda alimentaria dejaran de “jugar” a la información a medias, bombardeando continuamente al consumidor con las frases: “sin colorantes”, “sin conservantes”, y en general “sin aditivos”, e hicieran verdaderas campañas informativas. Por último, el rechazo hacia los aditivos se plantea como consecuencia de la hostilidad hacia la industria alimentaria como algo desconocido y de la nostalgia que existe por lo que se podría llamar una vida natural. Pero, ¿qué es una vida natural?; ¿qué serían, en esencia, alimentos naturales?; ¿se podría realmente volver a la vida “natural” de las cavernas o de la Edad Media?; ¿qué periodo histórico sería el más adecuado? Por otra parte, los especialistas en Nutrición y Bromatología deben educar al público en general y, por supuesto, a los estudiantes de estas materias, para que adquieran conceptos claros acerca de qué es un aditivo, cuál es su finalidad, qué controles han sufrido antes de su aceptación, y cuándo, dónde y por qué se adicionan a los alimentos. Además, es imprescindible diferenciar los aditivos permitidos de aquellas otras moléculas que se están empleando de forma fraudulenta, para conseguir un determinado propósito y que, en la mente del consumidor, terminan confundiéndose con el concepto estricto de aditivo alimentario.

2. Concepto de aditivo alimentario El Comité de Aditivos del Codex Alimentarius los define como “toda sustancia que no constituye ali-

522

mento por sí misma y cuya utilización intencionada lleva consigo que esa sustancia o sus derivados se conviertan en un constituyente del alimento o que afecten de cualquier manera a las características del mismo”. El término “aditivo” abarca toda sustancia destinada a ser utilizada en la producción, fabricación, envasado, elaboración, preparación, tratamiento, acondicionamiento, transporte o conservación de productos alimenticios, aplicándose igualmente a toda fuente de radiación destinada a tales usos. La Comisión Mixta FAO/OMS del Codex Alimentarius Mundi ha incluido los aditivos en tres listas (A, B, C). La lista A se subdivide en A-1 y A-2. La lista A-1 contiene todos los aditivos totalmente evaluados desde el punto de vista toxicológico por el Comité de Expertos FAO/OMS y para los que se ha determinado una ingesta diaria admisible (IDA) o bien no se establece ningún límite. La lista A-2 corresponde a los aditivos cuya evaluación no se ha completado, pero cuyo uso se ha aceptado provisionalmente. La lista B se ha publicado como documento de trabajo por el Comité Codex. Contiene los aditivos pendientes de evaluación y cuyo interés desde el punto de vista tecnológico no ha sido todavía determinado por dicho Comité. La lista C se ha dividido en dos, C-1 y C-2. La lista C-1 contiene los aditivos que a juicio de Comité Mixto FAO/OMS no son según los datos experimentales aptos para los alimentos. La lista C-2 contiene los aditivos cuya utilización está restringida por motivos toxicológicos. Estas listas son abiertas y están sometidas a cambios de acuerdo con los informes toxicológicos que se puedan ir evacuando de forma sucesiva. Los aditivos de las listas A y B se han agrupado de acuerdo con las funciones tecnológicas, teniendo en cuenta que muchos de ellos son multifuncionales.

2.1. Sistema internacional de numeración de los aditivos alimentarios El volumen XIV del Codex Alimentarius recoge un índice alfabético de los aditivos. Existe también una denominación de la Comunidad Europea (la letra “E” seguida de un número de tres cifras). El nú-

M.ªF. Olea Serrano | A.M.ª Rivas Velasco

Tabla 1. CLASES DE ADITIVOS ALIMENTARIOS Y NÚMEROS “E” CORRESPONDIENTES Clase de aditivo Colorantes Conservadores Antioxidantes Emulgentes, estabilizantes, espesantes Acidulantes y correctores de la acidez Antiaglomerantes Potenciadores del sabor Edulcorantes Productos sin misión específica Gasificantes

mero de tres cifras sin la E corresponde a la denominación internacional sin correspondencia con la de la CE, introducida temporalmente para facilitar la aplicación de la Directiva 79/112/EEC que se refiere al etiquetado, presentación y publicidad de productos alimenticios para la venta al consumidor. (Directivas CE, 1979 y 1989). En la Tabla 1 se recogen, a título orientativo, los grupos de aditivos con los números que se les reservan.

2.2. Definición de aditivo alimentario El concepto actual de aditivo alimentario, de acuerdo con nuestras normas legales, se recoge en el Real Decreto 3177/1983 de la Presidencia del Gobierno, de 16 de noviembre, por el que se aprueba la reglamentación técnico-sanitaria de los aditivos alimentarios. Algunos de los artículos de este Real Decreto merecen mención especial, desde nuestro punto de vista. El artículo 1 define el ámbito de aplicación, que corresponde a los aditivos que figuran en las categorías enunciadas en el artículo 3 del mismo Real Decreto. El artículo 2 define los aditivos alimentarios como “cualquier sustancia que normalmente no se consuma como alimento en sí ni se use como ingrediente característico en la alimentación, independientemente de que tenga o no valor nutritivo, y cuya adición intencionada a los productos alimenticios, con un propósito tecnológico en la fase de su fabricación, transformación, preparación tratamiento, envase, transporte o almacena-

Rango de números E E-100 E-200 E-300 E-400 E-500 E-500 E-600 E-900 E-900 E-200, E-500, etc.

miento tenga o pueda esperarse razonablemente que tenga directa o indirectamente como resultado que el propio aditivo o sus subproductos se conviertan en un componente de dichos productos alimenticios”. El artículo 3 corresponde a la clasificación. Se establecen las siguientes categorías de aditivos alimentarios: Colorante, conservador, antioxidante, emulgente, sales de fundido, espesante, gelificante, estabilizador, potenciador del sabor, acidulante, corrector de la acidez, antiaglomerante, almidón modificado, edulcorante, gasificante, antiespumante, agente de recubrimiento (se incluyen los agentes desmoldeadores), agentes de tratamiento de la harina, endurecedor, humectante, secuestrante, enzimas, agentes de carga, gas propulsor y gas de envasado.

2.3. Criterios generales para la utilización de aditivos Se establecen unos requerimientos adicionales en el Real Decreto 3177/1983, de modo que, además de comprobar su inocuidad, los aditivos alimentarios deben adaptarse a los requisitos siguientes: 1. Cumplir una función útil. 2. No ser introducidos para disimular ingredientes o prácticas de elaboración deficientes. 3. No causar reducción considerable del valor nutritivo del alimento. 4. No ser usados con el fin de obtener un efecto que se podría lograr con buenas prácticas de manufactura.

523

Capítulo 2.15.


Tabla 2. VALORACIÓN TOXICOLÓGICA POR ADMINISTRACIÓN ORAL (FAO/OMS)

Etapas

• Obtención de datos toxicológicos y paratoxicológicos • Interpretación de los datos toxicológicos • Estructura química del producto

Factores que regulan las pruebas

• Farmacocinética: - Absorción - Biotransformación • Componentes normales del organismo • Condiciones de utilización del aditivo • Toxicidad aguda, subaguda, crónica

Pruebas más frecuentes

• Estudios especiales - Carcinogenicidad - Mutagenicidad - Reproducción - Ensayos bioquímicos - Ensayos cinéticos - Interacción aditivos • Toxicidad por intermediarios

5. Que existan análisis con que ejercer control sobre el uso del aditivo. En definitiva, sólo se aprobará un aditivo cuando se demuestre la necesidad tecnológica, siempre que el objetivo deseado no se logre con otros métodos; además, sólo se aprobará si no presenta peligro para el consumidor, y si su empleo no induce a error al consumidor. Sólo se empleará si conserva la calidad nutritiva de los alimentos, si supone un aporte de alimentos para grupos de población con necesidades especiales, siempre que aumente el tiempo de conservación sin merma de calidad, y si ayuda a la elaboración del alimento.

2.4. Evaluación toxicológica de los aditivos Para un estudio más exhaustivo de la temática de este apartado, ver el Capítulo 2.21. El objeto de dicha evaluación es llegar a conocer qué sustancias pueden emplearse, y cuáles no, como aditivos alimentarios en razón de su seguridad. La FAO/OMS recomienda que estos ensayos toxicológicos deberán hacerse tras administración oral en las especies en uso. La Tabla 2 recoge un resumen de los ensayos toxicológicos más fre-

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cuentes. Se utilizan diversos métodos para valorar los riesgos. Cabe destacar los estudios in vivo con diversas especies animales que permiten extrapolar los resultados al hombre. Los ensayos más frecuentes incluyen ensayos de toxicidad aguda, que se considera sólo orientativa desde el punto de vista de la evaluación de los aditivos alimentarios, así como los estudios de toxicidad subcrónica, subaguda o prolongada. En lo que se refiere a los estudios de toxicidad crónica, son de gran interés ya que los productos ensayados pueden manifestar toxicidad no detectable en los ensayos de toxicidad aguda, por lo que es necesario comprobar los efectos tóxicos a largo plazo. Se realizan, además, estudios sobre la reproducción, tales como la evaluación de los efectos de una sustancia sobre la fertilidad, la gestación y la descendencia, y, por último, estudios de teratogenicidad, es decir, de la capacidad de una sustancia para producir efectos tóxicos en el embrión o en el feto. Los criterios generales para la utilización de aditivos exigen, además de superar una evaluación toxicológica, estudios en los que se evalúen posibles efectos acumulativos, sinérgicos y de intolerancia. En todo caso, la evaluación será continua y, cuando se aprueba un aditivo, se debe especificar a qué alimento está destinado y las condiciones de


uso, así como la dosis mínima necesaria para alcanzar el efecto deseado. Tras todos estos estudios se puede establecer una ingesta diaria admisible (IDA) para cada producto. Truhaut (1980) propuso el concepto de “dosis diaria admisible” a partir del nivel máximo sin efecto, y la definió como la “dosis diaria de una sustancia, expresada en mg por kg de peso corporal, que puede admitirse considerando su absorción prolongada durante un largo periodo de tiempo e incluso durante toda la vida sin que entrañe riesgo o peligro para la salud del consumidor”. La IDA presenta un interés práctico importante, ya que la Administración encuentra, así, una referencia objetiva para la autorización de los aditivos alimentarios. Sin embargo, hay que aceptar que no es una constante física, sino biológica, cuyo papel es servir de base para saber cuánto aditivo se puede incorporar a los alimentos previendo un consumo prolongado y reiterativo de los mismos. El modo habitual de establecer la IDA se basa en la determinación experimental de un nivel sin efecto en animales de laboratorio y en la aplicación de un factor de seguridad. Se calcula a partir de la dosis sin efecto apreciable en la más sensible de las especies animales estudiadas y se divide por un factor de seguridad, generalmente 100, con lo cual la IDA es sólo 1% de la dosis máxima sin efecto: Dosis máx. sin efecto en el ensayo más sensible IDA = ———————————————————––––– 100

Para autorizar la incorporación de un aditivo a un alimento se considerará, además de la IDA: 1. Si tiene realmente utilidad tecnológica. 2. En qué dosis tiene utilidad el aditivo. 3. La relación entre dosis útil y dosis tóxica. 4. La frecuencia de consumo del alimento o alimentos a que se va a incorporar el aditivo (diaria, semanal, mensual). Es necesario distribuir la dosis en aquellos alimentos en que se considere necesario la utilización del aditivo. El problema se plantea cuando se desconoce la intensidad de consumo de los distintos alimentos por parte de diversos sectores de la población. Los aditivos tienen una utilidad industrial, lo que lleva a establecer otros términos:

La dosis tecnológicamente útil es la dosis que permite obtener el efecto buscado. Este concepto no es satisfactorio desde el punto de vista toxicológico. Otros términos utilizados en la dosificación de aditivos son: Buena práctica de fabricación (BPF), aceptado por la legislación y marcado junto a la lista positiva de muchos aditivos en determinados alimentos. Término parecido es el emitido por la UE con la expresión latina Quantum Satis (QS), es decir, “una cantidad suficiente”. La dosis tecnológica debe ser compatible con la IDA. En el ámbito europeo, las legislaciones estatales son el marco legal para el control de los aditivos alimentarios en cada Estado miembro. Los gobiernos basan sus disposiciones en el consejo de sus propios expertos. El Comité Científico para la Alimentación (SCF) se creó por la Comisión Europea en 1974; está formado por científicos de los Estados miembros que cubren una amplia gama de disciplinas. Sus conclusiones se publican en las series de informes SCF. Tiene en cuenta las recomendaciones del Comité Mixto de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA) de la FAO/OMS.

3. Colorantes El color es tan normal a nuestro alrededor como el aire para respirar, tanto que nos olvidamos de que vivimos en un mundo de color. Al hombre le sirve para identificar y juzgar la calidad, por el valor estético. Desde siempre, el color ha desempeñado un importante papel para el hombre en los alimentos, en la medicina y en la apariencia física. Hasta la mitad del siglo XIX, los colorantes usados en alimentos, drogas y cosméticos eran materiales obtenidos más o menos fácilmente de fuentes naturales: animales, vegetales y minerales. En 1856, Sir W.H. Perkin descubrió el primer colorante sintético, malva, y pronto se añadieron nuevos colorantes. El uso de algunos de ellos se extendió rápidamente en los alimentos, así como a los medicamentos y cosméticos. La proliferación del uso de colorantes como aditivos se consideró pronto un problema sanitario, ya sea porque eran tóxicos per se o bien por enmascarar alimentos de baja calidad, sin olvidar que en ocasiones los colorantes podían

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Capítulo 2.15.


ser vehículo de sustancias tóxicas como arsénico o mercurio, empleados en su fabricación. El colorante se adiciona a los alimentos porque no tienen color natural o porque éste se ha perdido o alterado durante el procesado o almacenamiento, o porque el color varía según la estación del año o el origen geográfico del producto. Todo ello, sin embargo, se debe a que el color hace apetecible el alimento y es un reclamo para el consumidor. La aceptabilidad del color de un alimento cualquiera se ve afectada por factores culturales, geográficos y sociales de la población que lo consume. El color se asocia a veces con la calidad de los alimentos. La calidad de los alimentos se basa, además de en sus características microbiológicas, en el color, el aroma, la textura y el valor nutritivo. Dependiendo de cada alimento, estos factores pesan en diverso grado a la hora de evaluar la calidad global. Colorante es una designación general que se refiere a cualquier compuesto químico que imparte color. Según la normativa española (RD 2001/1995) se define colorante como: a) Sustancias que añaden o devuelven color a un alimento e incluyen componentes naturales de sustancias alimenticias y otras fuentes naturales que no son normalmente consumidos como alimento y no son habitualmente utilizados como ingredientes característicos en alimentación. b) Los preparados obtenidos a partir de los alimentos y otras materias naturales obtenidas mediante extracción física o química que ocasione una selección de los pigmentos que se usan como componentes nutritivos o aromáticos.

3.1. Clasificación Los colorantes se pueden clasificar atendiendo a su composición química en los siguientes grupos: • Colorantes orgánicos naturales: - Derivados isoprénicos: carotenoides y xantofilas. - Derivados del benzopireno: antocianinas y flavonoides. - Derivados de hidratos de carbono: caramelos. - Derivados tetrapirrólicos: clorofilas. - Otras estructuras.

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• Colorantes orgánicos sintéticos: - Derivados del alquitrán de hulla. • Colorantes inorgánicos: - Pigmentos y lacas.

3.1.1. Colorantes orgánicos naturales 3.1.1.1. Derivados isoprénicos: carotenoides y xantofilas • β-caroteno (E-160 a). Pigmento responsable del color en numerosos alimentos como la mantequilla, el queso, las zanahorias, la alfalfa, o los granos de cereales. Presenta cierto valor nutricional, ya que es la provitamina A. El colorante se obtiene por síntesis según un proceso desarrollado por Hofmann-La Roche en 1950. Fue el primer colorante natural obtenido por síntesis a escala comercial. Se presenta con un color rojo-violáceo metalizado, con punto de fusión a 183 ºC. Es insoluble en agua y otros disolventes polares, y sólo parcialmente soluble en disolventes orgánicos. Se altera por acción de álcalis del aire, la luz, y sobre todo a altas temperaturas. Es estable por largo tiempo, si se almacena en CO2 y a temperatura inferior a 20 ºC. En grasas vegetales y en soluciones oleosas es estable en las condiciones normales de utilización de éstas. El β-caroteno se comercializa como cristales secos bajo atmósfera de N2, como suspensiones semisólidas en aceites comestibles, o como perlas dispersables en agua, compuestas por el colorante más aceites vegetales, azúcar gelatina e hidratos de carbono en emulsión. Se utiliza en concentraciones de 2 a 50 partes por millón (ppm) de colorante puro en margarinas, mantequillas, quesos, dulces, zumos y bebidas. • Annato. Bixina y norbixina (E-160 b). El componente principal de las semillas de annato es el carotenoide bixina. El colorante mayoritario de la solución acuosa alcalina es la norbixina. El árbol del annato (Bixa orellana) se cultiva en climas tropicales: Sudamérica, India, África del Este y Caribe. El extracto de annato contiene entre 1 y 15% de materia colorante expresada en bixina. Se emplea en concentraciones de 0,5 a 10 ppm, presentando un rango de tonalidades desde el amarillo manteca al melocotón. Se utiliza en alimentos como mantequilla, margarina, aceites de


freír, condimentos de ensaladas, cereales, helados y especias. • β-apo-8’-carotenal (E-160 e). Es un aldehído ampliamente distribuido en la naturaleza. Se encuentra en numerosos productos: espinacas, naranjas, césped, mandarinas, caléndulas etc. Se obtiene por síntesis como un isómero trans. Se presenta como un polvo púrpura-negro, y posee actividad de provitamina A. Como todos los carotenoides, se altera al contacto con el aire por oxidación. Las soluciones oleosas presentan coloración rojo-naranja. Las perlas secas dispersables en agua se emplean para colorear zumos, bebidas de frutas, sopas, jamones y gelatinas. Las soluciones en aceites vegetales se emplean para alimentos grasos: quesos y margarinas. La concentración de uso oscila entre 1 y 20 ppm de colorante puro. • Cantaxantina (β-caroteno-4-4’diona) (E-161 g). Desconocido hasta 1950 en que F. Haxo lo aisló de un hongo comestible (Cantharellus cinnabarinus). Se ha encontrado también en truchas marinas, algas, salmón, y en algunas especies de flamencos. El producto cristalizado se obtiene a partir de la β-ionona. Tiene una coloración marrón violácea. Como los demás carotenoides es sensible a la luz y al oxígeno, cuando se calienta en disolución o se expone a la luz ultravioleta. No tiene actividad de provitamina A y es estable a valores de pH entre 2 y 8. En aceites comestibles, en cualquier concentración, presenta coloración roja. Se usa a concentraciones de 5 a 60 ppm de colorante puro para lograr un color rojo del tomate. Se utiliza para sopas de tomates, salsas de espagueti, salsa de pizzas, y bebidas de frutas. También es efectivo para productos asados, generalmente aves, para suplementar los carotenoides naturales. 3.1.1.2. Derivados del benzopireno • Antocianinas (E-163). Uno de los grupos más importantes de colorantes, solubles en agua y ampliamente distribuidos en la naturaleza. Son los responsables de los colores rojo, púrpura o azul de la mayoría de las flores, frutos y vegetales. Se han identificado más de 200 moléculas diferentes, de las cuales unas 20 están presentes en las uvas negras, que son la mayor fuente comercial de antocianinas para la coloración de alimentos. Desde el punto de vista químico, son glucósidos de antocianidinas. Las seis antocianidinas más co-

munes son la pelargonidina, la cianidina, la delfinidina, la petunidina, la peonidina y la malvidina. Se obtienen mediante extracción con agua acidulada o alcohol seguida de una concentración bajo vacío o por ósmosis. Los extractos se desecan, obteniéndose un producto pulverulento. Las antocianinas se comportan como indicadores de pH naturales. En medio ácido son rojas pero cambian a azul a pH alcalino. Son más estables a pH entre 2 y 5. Forman complejos con metales, dando coloraciones azuladas. Forman complejos con proteínas y precipitan, lo cual ha de tenerse en cuenta en los alimentos que contengan gelatina. Se emplean a concentraciones de 10 a 40 ppm de pigmento puro. Se añaden a bebidas refrescantes, alcohólicas, productos de confitería, alimentos enlatados o congelados, alimentos desecados, etc. 3.1.1.3. Derivados de hidratos de carbono • Caramelo (E-150). Es el producto líquido o sólido de color marrón oscuro obtenido por calentamiento controlado al que se someten hidratos de carbono de calidad alimentaria: dextrosa, azúcar invertido, lactosa, jarabe de malta, e hidrolizados de almidón o de sacarosa. Es habitual deshidratar el producto, y se presenta como polvo colorante. Es soluble en agua e insoluble en la mayoría de los disolventes orgánicos. La solubilidad en soluciones hidroalcohólicas, con 50-70% de alcohol, varía según el tipo de caramelo. El colorante concentrado tiene un sabor característico a quemado, que no se manifiesta en las condiciones de uso como colorante. El pH de los ensayos del colorante usado para bebidas carbonatadas y soluciones acidificadas es normalmente de 2,8 a 3. En productos de pastelería que precisan un color más refinado, como galletas, pasteles o pan, se emplean procesos de obtención más cuidadosos que permiten su empleo a niveles de pH algo más elevados. En solución acuosa el caramelo presenta propiedades coloidales, con partículas que tienen carga eléctrica positiva o negativa, dependiendo del método usado en su manufactura y del pH del producto que se vaya a colorear. Una buena bebida con caramelo debe tener una fuerte carga negativa y un punto isoeléctrico a pH 1,5 o menor, para evitar la floculación del colorante.

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Capítulo 2.15.


El uso mayoritario de este colorante es en bebidas espumosas como cerveza de raíces y bebidas de cola. También se usa en mezclas de whiskys y cervezas. Otros usos son dulces, jarabes, alimentos para animales domésticos, alimentos cárnicos envasados, productos farmacéuticos, etc. Los niveles medios de empleo están entre 1.000 y 5.000 ppm. Este colorante es relativamente barato y presenta buena estabilidad en la mayoría de los alimentos a los que se adiciona. 3.1.1.4. Otras estructuras químicas • Clorofilas. Complejos cúpricos de clorofilas y clorofilinas (E-140, E-141). Las clorofilas son los pigmentos responsables del color verde de las hojas de los vegetales; son piezas clave en la fotosíntesis, proceso que permite transformar la energía solar en energía química. Por acción del calor las clorofilas pierden el magnesio, transformándose en feofitinas que, cambiando el color verde a uno pardo oliváceo, muestran una actividad fotosintética mucho menor. La sustitución del magnesio por cobre origina el colorante E-141, mucho más estable. Las clorofilas se utilizan poco como aditivos alimentarios; sólo, ocasionalmente, en aceites, chicle, helados y bebidas refrescantes, en sopas preparadas y en productos lácteos. No se ha establecido un valor de IDA, ya que la cantidad empleada como aditivo es despreciable frente a la ingerida a partir de fuentes naturales. Sin embargo, la IDA para el derivado cúprico es de 15 mg/kg de peso y día, debido a su contenido en cobre (4-6% del peso de colorante). • Ácido carmínico. Cochinilla (E-120). El principio activo es la carmina. El extracto de cochinilla se obtiene por extracción hidroalcohólica de los cuerpos desecados de la hembra de un insecto, la cochinilla (Coccus cacti). El colorante principal del extracto es el ácido carmínico; su estructura química corresponde a la de una antraquinona. La carmina es una laca de hidróxido de aluminio o aluminio y calcio y contiene aproximadamente un 50% de ácido carmínico. La cochinilla es un insecto que vive en especies del cactus Nopalea coccinellifera. Fue conocida inicialmente en México, donde los aztecas la cultivaban por su valor como colorante. Es preciso un clima adecuado para el cultivo del nopal y la cría de este insecto. Se ha cultivado eventual-

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mente en las Islas Canarias (España), en la India, y en Centroamérica. El extracto de cochinilla presenta un pH de 5 a 5,3. El color va desde naranja a rojo, dependiendo del pH. Es insoluble en agua, glicerina y propilenglicol, pero pude ser dispersado en agua. Presenta buena estabilidad frente a la luz y el oxígeno. Su poder tintorial es moderado, se usa en un rango de 25 a 1.000 ppm. Se utiliza para obtener tonalidades rosas en alimentos proteicos, pastelería, confección, cosméticos y formas farmacéuticas. • Curcumina (E-100). Es el colorante de la cúrcuma, especia del rizoma de una planta procedente de la India. Se utiliza, además del colorante, la especia completa y la oleorresina; en este último caso, presenta un efecto aromatizante. La especia es un componente fundamental del curry, al que comunica su coloración amarilla característica. Se utiliza también como colorante de mostazas, en sopas y en derivados cárnicos. El principal colorante es la curcumina, que se presenta como un polvo cristalino amarillo-naranja, insoluble en agua y en éter, y soluble en etanol y ácido acético glacial. Se elimina rápidamente por vía biliar, pero la especia completa induce efectos teratogénicos en ensayos con animales. La dosis diaria admisible fijada por OMS es, provisionalmente, de 0,1 mg/kg para el colorante y 0,3 mg/kg para la oleorresina. Se puede utilizar sin más límite que la buena práctica de fabricación en muchas aplicaciones Se usa junto con otros colorantes -como el annato- para especias, mostazas, margarinas, aceites de fritura y aliños de ensaladas. • Betalaínas (E-162). Son extractos de la familia botánica Centrospermae, que comprende plantas tales como remolacha, acelgas, higo chumbo, hierba carmín, buganvillas, y otras. Desde el punto de vista químico son glucósidos; se han identificado 70 betalaínas diferentes. La más representativa es la aglucona de la remolacha, la β-cianina. Se obtienen mediante extracción acuosa; degradan por calor, luz y oxígeno, estables a valores de pH entre 4 y 6. Se utilizan para colorear productos de pastelería, bebidas, salsas, y derivados cárnicos. • Riboflavina (E-101). Se obtiene por síntesis química o por procedimientos biotecnológicos. Es estable frente al calentamiento, pero es un colorante relativamente poco utilizado. Como aditivo, el color amarillo es débil, y comunica sabor amargo a las concentraciones a las que se debe utili-


zar, pero presenta la ventaja de ser fluorescente, lo que da un cierto brillo al medio al que se añade. Si se emplea como colorante, no puede hacerse referencia a un enriquecimiento vitamínico.

3.1.2. Colorantes orgánicos sintéticos Los colorantes de este grupo presentan ciertas ventajas frente a los naturales; de forma general se puede observar que presentan colores más persistentes y uniformes, menor coste, y se pueden obtener en grandes cantidades. Generalmente, debido al alto poder de tinción, se emplean en concentraciones bajas. Sin embargo, no son bien aceptados por el consumidor al desconfiar de su inocuidad a pesar de haber sido ensayados a nivel toxicológico. Estos colorantes se presentan en forma soluble, como sales de sodio, potasio y en ocasiones sales amónicas, y en forma insoluble aparecen las sales de calcio o aluminio, o bien se adsorben sobre hidróxido de aluminio formando una laca. La insolubilidad de las lacas en agua, aceites y grasas presenta ciertas ventajas frente a los colorantes hidro y liposolubles. Son más estables al calor y la luz y no migran. Se usan en productos de confitería, panadería, preparados para ensaladas y sustitutos de chocolate, en los cuales no se desea la presencia de agua. También se usan en la industria de envasado donde las películas y tintas están en contacto con los alimentos. De acuerdo con la estructura química del grupo cromóforo, se pueden clasificar en varias categorías. 3.1.2.1. Colorantes azoicos Estos colorantes forman parte de los derivados del grupo di-azo (-N=N-) unido a anillos aromáticos. Todos tienen un origen sintético. El número de los colorantes de este grupo autorizados es pequeño en comparación con la disponibilidad química. Actualmente se encuentran aceptados algunos. • Tartrazina (E-102). Derivado trisódico del ácido pirazol-carboxílico Es uno de los colorantes más ampliamente utilizados. Es el colorante habitualmente empleado en el hogar sustituyendo al azafrán. Se utiliza en pastelería, postres confitería, licores, quesos (corteza) y envueltas de charcutería. Se le considera causante de reacciones alérgicas.

• Amarillo anaranjado S (E-110). Sal disódica del ácido naftol-sulfónico. Estable a temperaturas elevadas (130 ºC), sus aplicaciones son muy similares a las de la tartrazina. • Azorrubina (E-122). Colorante rojo que se utiliza no sólo en alimentación (confitería, bebidas y jarabes), sino también en la industria textil. • Amaranto (E-123). Sal trisódica del ácido naftol-tetrasulfónico. Coloración rojo Burdeos. Se han planteado algunos problemas con este colorante, ya que un grupo de investigación demostró en los años 70 del siglo XX un efecto cancerígeno en ensayos con ratones. Posteriormente, se demostró que no era el amaranto el causante de estos efectos, sino las impurezas debidas a determinadas formas de fabricación, lo que ha hecho que se vuelva a admitir en la lista positiva. Utilizado en la coloración del caviar y en la bebida de granadina. • Rojo cochinilla A (E-124). Es la sal trisódica del ácido naftol-trisódico. Esto demuestra que no existe relación química entre este colorante y el rojo cochinilla natural, que es el ácido carmínico, ya comentado. Tiene la misma aplicación que la tartrazina. • Negro brillante BN (E-151). Sal tetrasódica del ácido tetrasulfónico. Presenta iguales aplicaciones que la tartrazina. 3.1.2.2. Colorantes trifenil-metánicos Es el segundo grupo de colorantes sintéticos, actualmente se encuentran en uso aceptado solamente tres. • Azul patentado V (E-131). Sal cálcica de un derivado de trifenil-metano. Tiene aplicaciones semejantes a las de la tartrazina; además, se emplea en medicina y en cosméticos. • Azul brillante FCF (E-133). Utilizado en pastelería, confitería jarabes y conservas. • Verde ácido brillante BS (verde lisamina) (E-142). Sal sódica de un derivado de la fuchsina. Utilizado en confitería, jarabes y bebidas. 3.1.2.3. Colorantes xanténicos Sólo se encuentra uno en la lista positiva: • Eritrosina (E-127). Sal disódica de la tetraiodo-fluoresceína. Presenta un cierto grado de fluorescencia, que lo hace agradable en su aplicación a alimentos. Aplicaciones similares a las de la tartrazina.

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Capítulo 2.15.


Tabla 3. COLORANTES INORGÁNICOS Producto

Color

Composición

N.º CE

Dióxido de titanio

Blanco

TiO2

E-171

Rojo

Fe2O3 anhidro

E-172

Óxido de hierro blanco

Blanco

Óxido ferroso férrico

E-172

Óxido de hierro amarillo

Amarillo

Fe2O3 hidratado

E-172

Carbonato cálcico

Blanco

CaCO3

E-170

Plata

Ag

E-174

Oro

Au

E-175

Plata

Al

E-173

Óxido de hierro rojo

Plata (láminas o polvo) Oro (láminas) Aluminio (láminas o polvo)

3.1.2.4. Colorantes quinoleínicos

3.1.3. Colorantes inorgánicos

• Amarillo de quinoleína (E-104). Es una mezcla de sales sódicas de ácidos monosulfónicos y disulfónicos de quinol-ftaleína y de quinolil-indanodiona. Aplicaciones similares a las de la tartrazina.

Sólo unas pocas sales y elementos puros se encuentran en este grupo. Se utilizan fundamentalmente como colorantes de cubiertas. Son sustancias muy estables y sólo algunas de ellas solubles en agua, como el carbonato de calcio. Se recogen en la Tabla 3.

3.1.2.5. Colorantes indigoides • Indigotina o carmín de índigo (E132). Sal disódica del ácido indigotin-disulfónico. Utilización en pastelería, confitería, helados y frutas confitadas. 3.1.2.6. Conclusiones sobre los colorantes sintéticos Tanto los colorantes azoicos como los no azoicos están presentes en las dietas de los países más desarrollados, y existe controversias sobre su posible toxicidad. Tomando como prototipo la tartrazina, las reacciones de urticaria asociadas a esta molécula y a otros colorantes muestran que los estudios publicados hasta el momento no son definitivos, pero las conclusiones a que se puede llegar son que la tartrazina y algunos otros colorantes sintéticos pueden provocar urticaria de forma ocasional en pacientes que padecen urticaria de forma crónica. Las manifestaciones de hiperquinesia asociadas a colorantes sintéticos no han sido demostradas suficientemente. Las conclusiones deducidas de diversos trabajos realizados no son claras y no se puede afirmar nada en este sentido.

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4. Conservantes Se entiende por conservación el conjunto de medidas tomadas para evitar la descomposición de un alimento. En un sentido estricto, serían los procedimientos dirigidos al ataque de los microorganismos. Se distinguen dos grupos de métodos fundamentalmente distintos, los físicos y los químicos; los primeros consisten en someter los alimentos a algún tratamiento físico que actúe contra el crecimiento bacteriano, como, por ejemplo: • Aplicación de calor. • Aplicación de frío. • Desecación. • Irradiación, etc. Los métodos químicos se basan en la adición de una sustancia química más o menos concreta que frena el desarrollo de microorganismos o que en casos ideales los destruye. Estas sustancias reciben el nombre de conservadores. Los conservadores se han definido como “sustancias que, por separado o mezcladas entre sí, son capaces de inhibir, retardar o detener los proce-


sos de fermentación, enmohecimiento, putrefacción y otras alteraciones biológicas de los alimentos y bebidas”. La acción antimicrobiana de los conservadores se debe a que inhiben el metabolismo y el crecimiento de bacterias, mohos y levaduras. Que la acción sea bacteriostática o fungistática y bactericida o fungicida depende de la dosis del conservador empleada. La muerte de los microorganismos depende de una serie de factores altamente selectivos, tales como mecanismos físicos, mecanismos físico-químicos, y reacciones bioquímicas (inhibición enzimática). La acción se ejerce sobre la pared y/o la membrana celular, o bien sobre estructuras del protoplasma o sobre la actividad enzimática. Por todos estos motivos, los mecanismos de acción de los conservadores son variados y dependientes de la estructura química del conservador concreto; así, pueden actuar por diversos mecanismos: 1. Óxido-reducción a nivel enzimático en aquellas enzimas con radicales -SH o bien puentes disulfuro, y a nivel de citocromos. 2. Reacciones de adición a nivel enzimático o bien a nivel de sustrato. 3. Modificación pH del medio, lo que produce desnaturalización de proteínas del alimento y de las células de los microorganismos, impidiendo la proliferación de éstos. 4. Saturación del medio con productos del metabolismo de los microorganismos. Es el caso de los ácidos láctico o propiónico, entre otros. Se produce una inhibición del crecimiento celular. 5. Actuación sobre la pared/membrana celular, habitualmente impidiendo la síntesis de estas estructuras. 6. Incorporación como ligando; de este modo impiden la utilización de determinados microelementos por los microorganismos, actuando sobre su capacidad proliferativa. Aunque los conservadores podrían inhibir los mismos procesos en células del organismo humano, no por ello serán perjudiciales para el hombre. Esto depende de la concentración de inhibición, que siempre se alcanzará antes en organismos monocelulares (célula microbiana) que en el ser humano. No todos los conservadores actúan con la misma intensidad frente a mohos, levaduras y bacte-

rias, de forma que no existe ninguno que presente un espectro completo frente a todos los microorganismos capaces de alterar los alimentos. La mayoría actúan frente a levaduras y mohos y son poco activos frente a bacterias, en muchos casos porque el pH óptimo de actuación del conservador es la zona ácida, mientras que el pH óptimo para el desarrollo de las bacterias suele ser la zona neutra. Además de la flora contaminante del alimento y del comportamiento intrínseco de la molécula establecida como conservador, es preciso conocer los factores del alimento que influyen en la actividad de los conservadores. Éstos son, fundamentalmente: 1. pH del alimento. 2. Coeficiente de reparto entre los componentes del alimento y la afinidad del conservador por los distintos constituyentes. 3. Actividad de agua, ya que este factor modula la capacidad de alteración del alimento. 4. Potencial redox y presión parcial de O2, factores ambos que modifican tanto la composición del conservador como la posibilidad de desarrollo de determinados microorganismos contaminantes. 5. Otros componentes naturales de los alimentos, tales como la presencia de azúcares o vitaminas que modifican la posibilidad de desarrollo de microorganismos en el medio.

4.1. Clasificación a) Conservantes orgánicos: • Ácido sórbico y sorbatos (E-200 a E-203). • Ácido benzoico y benzoatos (E-210 a E-213). • Ésteres del ácido p-hidroxibenzoico (E-214 a E-219). • Ácidos orgánicos: - Ácido láctico (E-270). - Ácido propiónico y derivados (E-280 a E-283). - Ácido acético y derivados (E-260 E-263). b) Conservantes inorgánicos: • Dióxido de azufre y derivados (E-220 a E228). • Nitratos y nitritos. c) Antibióticos: • Natamicina o pimaricina (E-235). • Nisina (E-234).

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Capítulo 2.15.


4.1.1. Conservantes orgánicos • Ácido sórbico y sorbatos (E-200 a E203). El ácido sórbico es un ácido débil (Kab = 1,73 x 10-5), lo que determina un pH óptimo de acción de 3,5. La toxicidad es escasa; en el hombre se elimina por β-oxidación. El mecanismo de acción suele ser por inhibición de enzimas, tales como enolasas, lactato deshidrogenasas y enzimas del ciclo de Krebs. Actúa formando enlaces covalentes con radicales -SH de las enzimas. El ácido sórbico y los sorbatos son activos frente a mohos, levaduras, bacterias catalasa (+) y bacterias aerobias estrictas. Suelen utilizarse a concentraciones de 0,05 a 0,1% o menores. No comunican sabor a los alimentos a los que se adicionan. • Ácido benzoico y benzoatos (E-210 a E-213). Se comportan como ácidos débiles (Kab = 6,64 x 10-5), y el pH óptimo de actuación es de entre 4 y 4,5. Estos compuestos presentan escasa toxicidad, y se eliminan habitualmente como ácido hipúrico. Su comportamiento como conservadores se debe a que inhiben enzimas catalizadoras de la fosforilación oxidativa, del metabolismo del ácido acético y del ciclo de Krebs. Además, actúan sobre la pared celular. Son activos frente a mohos y levaduras, y poco activos frente a bacterias lácticas y Clostridium. Se utilizan a concentraciones de 0,05 a 0,1% o menores. Comunican sabor a los alimentos a los que se adicionan. • Ésteres del ácido p-hidroxibenzoico (E-214 a E-219). Presentan acción anestésica local. Se eliminan tras hidrólisis del éster y posterior conjugación La acción conservadora se debe a la desnaturalización de proteínas; establecen competencia con coenzimas celulares y además pueden actuar sobre la membrana celular provocando su destrucción. Son activos frente a hongos y bacterias Gram-positivo. Se utilizan a concentraciones entre 0,05 y 0,1% o menores. Comunican un sabor desagradable a los alimentos. Es recomendable no superar 0,8 g/kg de producto terminado a fin de no generar sabores extraños. • Ácidos orgánicos. Ácido láctico (E-270), ácido propiónico y derivados (E-280 a E-283), ácido acético y derivados (E-260 a E-263). Actúan como conservadores porque modifican el pH del medio, impidiendo, por tanto, el desarrollo de los microorganismos. Este comportamiento implica modificaciones organolépticas importan-

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tes en el alimento y, además, es preciso adicionarlos al medio en concentraciones superiores al 1%. No presentan riesgo tóxico en las condiciones de empleo.

4.1.2. Conservantes inorgánicos • Dióxido de azufre y derivados (E220 a E-228). Se incluyen en este grupo el SO2, los sulfitos, los bisulfitos y los metasulfitos. La proporción de cada especie química que se produce está en función del pH, ya que a pH 4,5 se tiene una alta cantidad de bisulfito y a medida que se reduce el pH se favorece la forma no disociada del ácido sulfuroso, considerado como el agente propiamente activo contra los microorganismos. Se emplean en zumos de frutas, jarabes, frutas secas y vinos. Son efectivos contra levaduras, hongos y bacterias. Su uso está limitado a 500 mg/kg, ya que a mayores concentraciones se hacen intolerables al paladar. No deberían añadirse a alimentos que fuesen fuente de tiamina (vitamina B1), ya que la destruyen. Además de su efecto estrictamente conservador, con acción antimicrobiana definida sobre diversos hongos, levaduras y bacterias, presentan otros efectos de interés en los alimentos: a) Inhiben las reacciones de pardeamiento de Maillard al reaccionar con los grupos carbonilo libres de los azúcares y evitan que éstos interaccionen con aminoácidos; además, presentan efecto decolorante sobre los pigmentos del grupo de las melanoidinas, productos finales de estas transformaciones. b) Evitan las reacciones de pardeamiento enzimático por su capacidad reductora. c) Inhiben la síntesis de quinonas, además de ejercer posiblemente acción inhibitoria sobre las enzimas. Estos aditivos tienen una gran aplicación en la industria vitivinícola, y presentan diferentes acciones en el vino: a) Son blanqueadores y eliminan los colores pardos indeseables. b) Actúan como antioxidantes al reaccionar con el peróxido de hidrógeno y con los fenoles y aldehídos oxidados, transformándolos en compuestos menos activos.


c) Tienen una función antimicrobiana contra levaduras indeseables y ciertas bacterias. Al reaccionar con los azúcares reductores, una parte de los sulfitos añadidos a un alimento se pierde y no cumple su función antimicrobiana; por esto, cuando se formulan estos aditivos para un determinado producto, se debe tener en cuenta la concentración de hidratos de carbono. Los sulfitos se encuentran en alimentos básicamente en tres formas; libres, reversiblemente unidos e irreversiblemente unidos; a la suma de los dos primeros se le llama sulfitos totales y son los que actúan verdaderamente como aditivos. A las concentraciones empleadas, de 500 ppm como máximo, no generan olores indeseables ni son tóxicos para la mayoría de la población. • Nitratos y nitritos (E-249 a E-252). La exposición a estas sustancias es variada; proceden de la agricultura, de aguas residuales (detergentes, pesticidas...) y de los vegetales, que acumulan tanto nitratos como nitritos. Como aditivos conservadores se utilizan las sales sódica y potásica de nitratos y nitritos (E-249 a E-252). El efecto conservador se debe a su capacidad para unirse a grupos -NH2 de las deshidrogenasas microbianas, a que reaccionan con hemoproteínas (citocromos) y a que reaccionan con grupos -SH de enzimas. El pH óptimo de actuación es ácido, de forma que son activos frente a bacterias y Lactobacillus. Presentan un efecto específico frente a Clostridium e impiden, por tanto, la formación de toxina botulínica. Se añaden a carnes y embutidos, quesos y salazones. Por el riesgo de toxicidad de estas moléculas, presentan una dosis diaria admisible muy estricta de 3,6 mg/kg/día, para nitratos, y de 0,13 mg/kg/día para los nitritos. Los nitratos no son tóxicos per se, sólo presentan efecto diurético por ósmosis (desplazan Cl- y retienen Na+). La transformación de nitratos en nitritos se realiza con la participación de la nitrato reductasa, producida por plantas y bacterias; el pH optimo de actuación es entre 6 y 6,4. Los nitritos ejercen diversos efectos no deseables: son metahemoglobinizantes, precursores de nitrosaminas, antitiroideos, vasomotores, antivitamínicos (destruyen las vitaminas: A, B1, y B2), y producen falsas alergias (pseudoalergias) alimentarias (por liberación directa de histamina, no por mecanismo inmunológico).

4.1.3. Antibióticos Los dos antibióticos más importantes, empleados en muchos países con fines conservadores de alimentos, son la natamicina y la nisina. • Natamicina o pimaricina (E-235). Sintetizado por Streptomyces natalensis, es antifúngico y está permitido en algunos países. In vitro inhibe el desarrollo de hongos productores de anatoxinas en semillas almacenadas. En embutidos, concentraciones de natamicina de unas 1.000 ppm evitan la contaminación por hongos. Puede aplicarse con salmuera, en baños o en forma de aspersión para diferentes tipos de tripas (chorizo, salchichón y jamón), tratar la corteza del queso, tanto blando como duro, por inmersión en baños, o rociándolo con suspensiones de 500 ppm de natamicina. El antibiótico puede detectarse en la corteza. Algunos mohos (por ejemplo, Aspergillus flavus) producen enzimas que inactivan la natamicina. • Nisina (E-234). Producida por Streptococcus lactis. Se encuentra en la leche ácida y en el queso de granja. Es posible que, desde siempre, el hombre haya ingerido pequeñas cantidades de este antibiótico. La ingesta media diaria incondicional es de 0 a 33.000 U/kg de peso (OMS). En la conservación de alimentos se recomiendan de 100 a 400 U/g de alimento (o 2,5-10 ppm). Entre sus características cabe destacar un espectro antibacteriano limitado, ya que afecta sólo a los gérmenes Gram-positivos. Es termoestable en medio ácido, de forma que con menor tratamiento térmico se mejora la calidad del alimento. La UE lo utiliza como conservante de ciertos tipos de quesos procesados, especialmente los fundidos. En algunos países se emplea como conservante de la leche y derivados lácteos. No tiene aplicaciones clínicas, y por esto se puede utilizar en alimentación sin problemas secundarios. Se ha comprobado que lo produce la microbiota intestinal humana, no presenta toxicidad o poder alergénico, en parte porque la nisina ingerida se destruye durante la digestión y sus aminoácidos se metabolizan como los procedentes de otras proteínas. En resumen, la presencia de un conservador en un producto alimenticio no es garantía de su calidad bacteriológica. Evita la proliferación de microorganismos, pero no impide en ocasiones que sobrevivan. El empleo de estas sustancias no debe sustituir un buen control de calidad bacteriológica en

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Capítulo 2.15.


el transcurso de la producción, transformación y distribución (un producto contaminado lo seguirá estando). Se deberán aceptar las sustancias que se crean inofensivas, las realmente necesarias, y sólo a las dosis que sean útiles.

5. Antioxidantes Los antioxidantes son sustancias cuya finalidad es prevenir el deterioro oxidativo de los lípidos. Los antioxidantes adicionados a los alimentos se cuentan entre los ingredientes principales para proteger su calidad, al prevenir procesos de autooxidación de lípidos. Se debe recordar que uno de los cambios más importantes que ocurren en los lípidos es la autooxidación de los ácidos grasos poliinsaturados, lo que implica una reacción en cadena que se inicia frecuentemente por la exposición de los lípidos a la luz, al calor, a radiaciones ionizantes, a iones metálicos y a metaloproteínas (como catalizadores). El “antioxidante ideal” debe ser: inocuo, no debe impartir color ni olor, debe ser eficaz a bajas concentraciones, debe ser fácil de incorporar, debe permanecer después del proceso, y debe ser estable en el producto finalizado, además de fácilmente disponible y de bajo costo. Los antioxidantes pueden actuar por diferentes mecanismos: 1. Deteniendo la reacción en cadena de oxidación de las grasas. 2. Eliminando el oxígeno atrapado o disuelto en el producto, o el presente en el espacio que queda sin llenar en los envases, el denominado “espacio de cabeza”. 3. Eliminando las trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que facilitan la oxidación. Esto lleva a que se clasifiquen de la siguiente manera: Tipo I. Sustancias capaces de interrumpir la cadena de radicales, cediendo un radical H. a un radical lipídico libre. Son derivados fenólicos. Tipo II. Impiden o disminuyen la formación de radicales libres. Son agentes generadores de complejos de metales; ejemplos pueden ser el ácido cítrico y los fosfatos. Tipo III. Agentes que establezcan condiciones físicas para eliminar oxígeno.

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5.1. Clasificación • Antioxidantes de origen natural (ver Capítulo 1.20): - Ácido ascórbico y algunos derivados (E-300 a E-304) (ácido ascórbico, ascorbato sódico, ascorbato cálcico, palmitato de ascorbilo). - Vitamina E (tocoferol) (E-306 a E-309). • Antioxidantes de síntesis: - Galatos: galato de propilo, galato de octilo, galato de dodecilo (E-310 a E-312). - Butilhidroxianisol (BHA) (E-320). - Butilhidroxitolueno (BHT) (E-321).

5.1.1. Antioxidantes de origen natural 1. Ácido ascórbico y algunos derivados (E-300 a E-304) (ácido ascórbico, ascorbato sódico, ascorbato cálcico, palmitato de ascorbilo). El ácido ascórbico presenta actividad tanto antioxidante como prooxidante. Como antioxidante, el ascorbato puede reaccionar con: • Radicales hidroxilo: OH.-. • Radical superóxido: O2.-. • Peróxido de hidrógeno: H2O2. • Radical hidroperoxilo: HO2.. La función primordial es su efecto vitamínico en el organismo humano; entre otros efectos cabe destacar que mantienen la integridad del tejido conectivo e intervienen en numerosas reacciones de hidroxilación, e influyen en la absorción intestinal del hierro. Desde el punto de vista de la tecnología alimentaria, el ascorbato sódico tiene tres funciones en la elaboración de derivados curados: a) Reductor del nitrito a óxido nitroso, con lo que facilita la formación de nitrosomioglobina (acelera la formación del color rosado en el jamón cocido). Sin la presencia de ascorbato, la reacción se produciría de todas maneras por acción de los reductores naturalmente presentes en la carne, pero con un mayor tiempo de maduración y mayor concentración necesaria de nitrito. b) El ascorbato contribuye a la estabilidad del color en el producto terminado. c) Inhibe la formación de radicales peróxido en superficie por acción de la luz ultravioleta y el oxígeno del aire; adicionalmente, su efecto acelerador de la formación de óxido nitroso contribuye a re-


tardar la descomposición del pigmento, por simple desplazamiento del equilibrio de esta reacción, que se produce con liberación de óxido nitroso. Además, contribuye a evitar la formación de nitrosaminas, bloqueando la formación de agentes nitrosantes (N2O3) a partir del óxido nitroso. 2. Vitamina E (tocoferol) (E-306 a E-309) (extractos de origen natural ricos en tocoferoles, α-tocoferol, γ-tocoferol, δ-tocoferol). Se considera el α-tocoferol (5,7,8-trimetil-tocol) el de mayor importancia, ya que en la naturaleza supone el 90% de los tocoferoles en tejidos animales, y muestra la mayor actividad en casi todos los sistemas biológicos. La actividad antioxidante sigue un orden inverso a su actividad biológica como vitamina; los tocoferoles son liposolubles y sólo se utilizan en alimentos grasos. Se autoriza exclusivamente el tocoferol como aditivo antioxidante del aceite de oliva refinado, mientras que en aceites de semillas y otros alimentos grasos se autorizan además otros antioxidantes.

5.1.2. Antioxidantes de síntesis • Galatos: galato de propilo, galato de octilo, galato de dodecilo (E-310 a E-312). Son parcialmente solubles en agua; se degradan a temperaturas de fritura, por lo que no son muy útiles en el tratamiento de aceites. Además, como otros polifenoles, pueden reaccionar con trazas de hierro originando coloraciones azules no deseadas. • Butilhidroxianisol (BHA; E-320). En estudios con animales pueden actuar modulando la respuesta cancerígena según el carcinógeno de que se trate. Por estas respuestas biológicas se está considerando su uso en alimentación humana. • Butilhidroxitolueno (BHT; E-321). Se suele utilizar en mezcla con el BHA (E-320), tiene sus mismas aplicaciones y los mismos problemas toxicológicos.

6. Edulcorantes Utilizados para dar sabor dulce a los productos alimenticios, y también utilizados como edulcorantes de mesa. Se caracterizan por un valor energé-

tico reducido. Son productos alimenticios cuyo valor energético se ha reducido como mínimo en un 30% en comparación con el producto de origen o un producto similar. En el Real Decreto 2002/1995 se aprueba la lista positiva de aditivos edulcorantes autorizados para su uso en la elaboración de productos alimenticios, así como sus condiciones de utilización. Presentan las ventajas de ocasionar reducción calórica y de poderse usar en alimentos para grupos especiales (diabéticos). Como inconvenientes generales se puede recordar que en ocasiones presentan un sabor algo diferente al del azúcar, y además los alimentos a que se adicionan presentan falta de cuerpo y textura. Se han obtenido por síntesis o por modificaciones de componentes naturales; los más frecuentes son los siguientes: • Sacarina (E-954). Es el edulcorante más antiguo; fue sintetizado en 1879 en los Estados Unidos. Aporta un regusto amargo, que se minimiza mezclándola con otras sustancias. Presenta buena estabilidad a altas temperaturas, en medio ácido y en condiciones de almacenamiento. La forma más utilizada es la sal sódica, ya que la forma ácida es poco soluble en agua. Es unas 200-700 veces más dulce que la sacarosa. En España se utiliza en bebidas refrescantes, en yogures edulcorados y en productos dietéticos para diabéticos. Se ha planteado una gran polémica sobre la posible toxicidad de la sacarina. Las conclusiones a que se ha llegado tras numerosos estudios es que no es carcinógena por sí misma, sino a través de su efecto como desencadenante de una agresión físico-química a la vejiga de la rata, que induce la proliferación celular. A las concentraciones adicionadas en la dieta no existe posibilidad de que se produzca esta agresión a la vejiga; en consecuencia, hoy se considera de riesgo nulo. En resumen, es un producto no energético, no cariogénico, no metabolizable, con una IDA de 5 mg/kg. Se emplea en más de 100 países. • Ciclamato (E-952). Se sintetizó en 1937, y se utiliza desde 1950. Presenta buena estabilidad a altas temperaturas, y en condiciones de acidez y almacenamiento. Es 50 veces más dulce que la sacarosa. El posible regusto desagradable desaparece al emplearlo mezclado con la sacarina. Se utiliza en bebidas carbónicas, yogures edulcorados y como edulcorante de mesa, pero no

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Capítulo 2.15.


tiene la consideración universal de aditivo alimentario sin riesgos. Los posibles efectos tóxicos derivan de estudios en animales de experimentación, donde dosis altas de esta sustancia muestran efectos cancerígenos y teratógenos. Los mayores riesgos potenciales se plantean en el caso de los niños y, además, es cuestionable su uso por mujeres embarazadas. Como la sacarina, no es cariogénico ni fermentable. La IDA temporal establecida es de 75 mg/kg. En este caso el factor de seguridad es 200. • Aspartamo (E-951). Formado por dos aminoácidos naturales (ácido aspártico y fenilalanina), quizá sea el más importante de los nuevos edulcorantes artificiales. Se descubrió en 1965. Las propiedades más interesantes son su alto poder edulcorante (200 veces más que la sacarosa); aporta 4 calorías por gramo, pero, al dosificarlo a una concentración 200 veces menor, el aporte calórico es casi nulo. Presenta un sabor similar al de la sacarosa, no deja regustos amargos ni metálicos. Es inestable a valores de pH extremos y temperaturas elevadas. Potencia el sabor de los alimentos a que se adiciona. No es fermentable ni cariogénico. En cuanto a su posible toxicidad, sólo existe una contraindicación: contiene fenilalanina, por lo que está contraindicado para los pacientes con fenilcetonuria. La IDA recomendada es 40 mg/kg. • Acesulfamo K (E-950). Es un compuesto químico relativamente sencillo, descubierto casi por azar en 1967. Es 200 veces más dulce que el azúcar, y presenta gran estabilidad ante los tratamientos tecnológicos y durante el almacenamiento. No se metaboliza en el organismo humano, excretándose rápidamente sin cambios químicos. Su uso se autorizó en Inglaterra en 1983. Desde entonces se ha autorizado en Alemania, Italia, Francia, Estados Unidos y en otros países, y está incluido dentro de la nueva lista de aditivos autorizados de la Unión Europea. • Taumatina (E-957). Es una proteína extraída de una planta del África occidental. Se metaboliza como las demás proteínas de la dieta. Figura en el Libro Guinness de los récords como la sustancia más dulce conocida, unas 2.500 veces más que el azúcar. Tiene un cierto regusto a regaliz y, mezclada con glutamato, puede utilizarse como potenciador del sabor. Se utiliza en Japón desde 1979. En Inglaterra está autorizada para endulzar medicinas, en los EE UU para el chicle y en Australia como agente aromatizante.

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• Neohesperidina dihidrochalcona (E959). Se obtiene por modificación química de una sustancia presente en la naranja amarga, Citrus aurantium. Es entre 250 y 1.800 veces más dulce que la sacarosa, y tiene un sabor dulce más persistente, con regusto a regaliz. Se degrada en parte por la acción de la microbiota intestinal. Además de estas moléculas, existen otros edulcorantes que aportan baja energía en la dieta, que son los polialcoholes derivados de pentosas y hexosas.

7. Potenciadores del sabor Son productos que, utilizados en concentraciones bajas -las empleadas como aditivos-, no comunican su propio sabor a los alimentos, sino que potencian el de los otros componentes del alimento. Ésta es la idea básica, pero algunos de ellos, como el glutamato, han dado lugar a la definición de un quinto sabor, el umami; el descubrimiento de este sabor se refiere a la identificación de un receptor gustativo que responde a los aminoácidos. Los aditivos de este grupo son los siguientes: • Ácido L-glutámico y sus sales (E-620 a E-625). Es un aminoácido, presente en todos los seres vivos y en casi todos los alimentos (la ingesta diaria de ácido glutámico en una dieta occidental puede alcanzar los 20 g). Este aminoácido se aisló en 1866. Forma parte de la composición del alga Laminaria japonica, usada en la cocina japonesa tradicional. Se ha relacionado la ingesta relativamente elevada (30 g/kg) de glutamato con una serie de síntomas como hormigueo, somnolencia, sensación de calor y opresión en la cara, etc. Estos síntomas han dado lugar a la denominación del “síndrome del restaurante chino”, ya que esta ingesta elevada se puede deber al alto consumo derivado de las recetas tradicionales de la cocina oriental; sin embargo, este síndrome no afecta a más del 1 o el 2% de la población, y sus manifestaciones no son graves. Este aditivo se emplea para potenciar sabores salados de carne, pescados, etc., adicionado a platos preparados, sopas y extractos. • Guanilatos, inosinatos y 5’-ribonucleótido de sodio (E-628 a E-635). Son más potentes que el glutamato (más de 20 veces). Se utilizan mezclados entre sí y con el glutamato (el


Tabla 4. CLASIFICACIÓN DE GOMAS Y MUCÍLAGOS SEGÚN PROCEDENCIA

Obtenidos de algas

Obtenidos de exudados de árboles

Obtenidos de granos vegetales

E-635 ya es en realidad una mezcla de diferentes ribonucleótidos). Se utilizan en derivados cárnicos, repostería, y en sopas y caldos deshidratados. • Maltol y etil-maltol (E-636, E-637). Potencian el sabor dulce de los azúcares y permiten reducir la cantidad de azúcar a añadir. El maltol se forma a partir de la fructosa durante su calentamiento y en el tostado de la malta. El etil-maltol no es componente natural de los alimentos. Es unas cinco veces más potente que el maltol. Se utilizan en repostería, confitería, bollería y elaboración de galletas.

8. Estabilizadores de los caracteres físicos Las diferentes sustancias agrupadas en este apartado (gelificantes, espesantes, estabilizantes, emulsificantes, ligantes, dispersantes) presentan funciones múltiples, de forma que alguna de ellas puede destacar en determinadas condiciones físico-químicas del alimento. No se pueden separar claramente los diversos efectos generados. En general son sustancias capaces de formar geles; se utilizan en la producción de alimentos desde hace tiempo. El interés de este grupo de aditivos se basa en su comportamiento reológico, es decir, influyen en la viscosidad y la formación de geles, y en sus efectos estabilizantes. Los agentes emulsificantes y estabilizantes se añaden al alimento para obtener una mezcla uniforme de dos o más fases no miscibles. Los agentes espesantes se añaden para aumentar la viscosidad y los agentes gelificantes le confieren al medio consistencia de gel.

Algas pardas

Alginatos

Algas rojas

Carragenatos

Algas rojas

Agar-agar

Acacia

Goma arábiga

Astragalus gummifer

Goma tragacanto

Sterculia ureus

Goma karaya

Ceratonia silicua

Garrofín

Cyanopsis tetragonolobus

Goma guar

Existen gomas y mucílagos que se suelen emplear para reforzar o modificar la textura de numerosos alimentos. Estos productos son de variada procedencia y se pueden clasificar según se recoge en la Tabla 4.

8.1. Mucílagos • Carragenatos (E-407). Procedentes de algas rojas de la familia Rhodophyceae, de los géneros Chrondus, Gigantina, Euchema, Hypnea e Iridaea. Son polisacáridos de cadenas lineales de galactosa con diversos grados de sulfatación que determinan distintas fracciones (χ-, κ- e ι-carragenatos).Actúan como espesantes y gelificantes. Forman geles reversibles al enfriarse las soluciones. Gelifican reteniendo gran cantidad de agua en los geles que forman. Tienen efectos sinérgicos con gomas, como el garrofín, que aumenta mucho la capacidad de retención de agua de los geles de carragenato, disminuyendo también la sinéresis. Para retener agua, suelen usarse a concentraciones entre 1 y 2 g/kg de producto terminado. Tienen sus aplicaciones en derivados lácteos; forman complejos con la caseína, con lo que se evita la sinéresis en los quesos; en leches con cacao se evita la separación de la grasa. Se emplean en productos azucarados formando parte de rellenos dulces. Se emplean asimismo en alimentos salados, en la elaboración de mayonesas, salsas y sopas y en la fabricación de jamón cocido. • Alginatos (E-401 a E-405). Son extractos de algas pardas de la clase Phaeophyceae. Las principales especies usadas industrialmente son de las familias Fucaceae, Laminariaceae, Alariaceae y Lessoniaceae. Son

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Capítulo 2.15.


polímeros lineales de ácidos manurónico y glucurónico. Los alginatos, en forma de sales sódicas, amónicas, potásicas y cálcicas, proceden de las algas; además se utiliza un alginato de propilenglicol. Se degradan a más de 50 ºC y a pH entre 5 y 9. Por esto, la pasteurización de alimentos que los contengan se realizará a temperatura elevada pero a corto tiempo. La concentración media de empleo se sitúa entre 0,25 y 0,50%. Su propiedad más destacada es la de espesantes. Se emplean en mermeladas, helados, zumos de frutas y pastelería. Las sales cálcicas se utilizan para estabilizar purés. El alginato de propilenglicol se utiliza para estabilizar la espuma de cervezas que hayan perdido las proteínas por filtración. • Agar-agar (E-406). Procede de algas rojas (Gelidium). Son galactanos de estructura lineal con algunos radicales sulfato. Forman geles muy elásticos y térmicamente reversibles. No son digestibles por los humanos. Se utilizan en la elaboración de helados y sorbetes, en conservas vegetales, en la cobertura de conservas y semiconservas de pescado, así como en sopas y salsas.

8.2. Gomas Son polisacáridos de estructura ramificada y de distintos orígenes. • Goma arábiga (E-414). Producida por acacias. Son polisacáridos de estructura ramificada constituida por anillos de D-galactopiranosa; en las cadenas laterales se pueden encontrar moléculas de galactosa, piranosa y ácido glucurónico. Es un producto muy soluble en agua, y sólo a gran concentración ofrece elevada viscosidad. Esta viscosidad varía con el pH y la concentración de electrólitos. Se utiliza para estabilizar bombones gomosos, goma de mascar y para fijar aromas en zumos de frutas deshidratados. • Goma tragacanto (E-413). Presenta una estructura muy compleja en la que se diferencian dos fracciones, una formada por ácido galacturónico, arabinosa y xilosa y otra formada por ácidos con grupos metoxilos. Da soluciones pastosas y de gran viscosidad, y es estable a pH ácido. Se utiliza en la preparación de mayonesas y cremas. • Goma garrofín (E-410) (extraída del algarrobo) y goma guar (extraída de las semillas de guar). Presentan composición química similar. Son

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estructuras lineales de galactanos con restos de manosa. Difieren en la relación galactosa/manosa. Por la ausencia de grupos ionizados son bastante estables a cambios de pH. Se emplean en la elaboración de salsas y mayonesas.

8.3. Pectinas (E-440) Son sustancias de origen natural que se encuentran formando parte de los espacios intercelulares de los tejidos vegetales. Están formadas por unidades de ácido galacturónico parcialmente esterificado con grupos metilo. En las cadenas laterales se pueden encontrar galactosa, ramnosa y arabinosa. Las pectinas comerciales se presentan como un polvo soluble en agua e insoluble en alcohol y cetonas. Forman soluciones coloidales cuya viscosidad es función del peso molecular medio y del grado de esterificación. Se utilizan en fabricación de mermeladas, conservas vegetales, y en derivados de zumos de fruta.

8.4. Almidones modificados El almidón actúa muy bien como espesante en condiciones normales, pero sufre el proceso de retrogradación, no regenerando la textura inicial cuando se somete a procesos tecnológicos como puede ser la congelación. Existen derivados del almidón que mejoran algunas de las propiedades del almidón nativo; se utilizan en alimentación y mantienen valores nutricionales similares, aportando casi las mismas calorías. Las distintas categorías se resumen a continuación. • Almidón pregelatinizado: la pasta de agua y almidón se seca en rodillos calientes. Presenta la propiedad de hincharse en frío. Se aplica para bebidas instantáneas y postres. • Almidón fluidizado: se obtiene a partir de una suspensión de almidón y ácido clorhídrico a 50 ºC. La propiedad característica es permitir la obtención de una pasta caliente muy fluida; al enfriar sufre una gran retrogradación. Se utiliza para la formación de geles rígidos (caramelos de textura gomosa). • Almidón esterificado: los grupos -OH del almidón se esterifican con diversos ácidos. El derivado obtenido origina una pasta de gran viscosidad, transparente y que no sufre retrogradación. Se uti-


lizan en elaboración de alimentos congelados (ciclos de congelación/descongelación). • Almidón con enlaces cruzados: se hacen reaccionar los grupos -OH del almidón con grupos funcionales, formando puentes intermoleculares. El producto resultante presenta estabilidad de la pasta frente al calentamiento. Se utiliza en alimentos que se han de esterilizar. • Oxidación del almidón: los grupos -OH se oxidan a aldehído o ácido. Así se consigue una gran estabilidad de las pastas en el enfriamiento. Se utiliza en alimentos en que interesa una alta proporción de sólidos sin que gelifique (purés).

8.5. Celulosas modificadas La celulosa es un polisacárido procedente de las células vegetales. Es el componente mayoritario del algodón o de la madera. Los derivados de la celulosa [metil-celulosa (E-461); hidroxipropil-celulosa (E-463); hidroxipropil-metil-celulosa (E-464); metiletil-celulosa (E-465); carboxi-metil-celulosa (E-466)] se obtienen a partir de la celulosa de la madera o del algodón tratadas con hidróxido sódico y posterior reacción con derivados orgánicos tales como mono-cloroacetato de metilo, cloruro de metilo o bien óxido de propileno, según el derivado a obtener. La viscosidad depende del grado de sustitución. Presentan buena capacidad espesante y no forman geles. Sus aplicaciones son como espesantes, emulgentes, capa protectora no fácilmente atacable, etc. Se utilizan como dispersantes, para aumentar el volumen del alimento y para retener agua. Se emplean en confitería, repostería, en bebidas refrescantes, en helados y en sopas deshidratadas. La celulosa y sus derivados no son atacados por las enzimas digestivas humanas; por esto, se utilizan en la elaboración de alimentos bajos en calorías.

8.6. Agentes tensioactivos: emulsionantes Muchos alimentos son emulsiones de dos fases, una acuosa y otra grasa. Una emulsión es la dispersión de una fase en otra con la que no es miscible. Las emulsiones son bastante inestables. Para que no se produzca el proceso de separación y la emul-

sión se mantenga estable durante un tiempo se utilizan los emulsionantes, que se sitúan entre las dos fases. Cada agente emulsionante presenta propiedades diferentes, y en general se recurre a mezclas para mejorar los resultados. Se clasifican en: 1. De origen natural: • Iónicos: lecitinas y fosfolípidos. 2. De origen sintético: • Iónicos: monoacilglicéridos E-470 a E-495. • No iónicos: E-430 a E-436: - Ésteres de glicerol. - Ésteres de propilenglicol. - Ésteres de sorbitol. - Ésteres de polioxietano. 1. Lecitinas (E-322). La lecitina forma parte de las células de todos los organismos vivos. Se obtiene como subproducto del refinado del aceite de soja y de otros aceites. La lecitina comercial es una mezcla de diferentes sustancias, de las que la mayoría (fosfolípidos) presenta acción emulsionante, de gran interés en tecnología de alimentos. Se utiliza como emulsionante en la industria del chocolate, en repostería, en pastelería, en determinadas clases de pan, en margarinas, caramelos, grasas comestibles, sopas, etc. Se considera una sustancia segura. 2. Tweens (ésteres de polioxietilenosorbitano) (E-432 a E-436). Se utilizan como emulsionantes en confitería y pastelería. Su empleo como aditivos alimentarios está siendo considerado de nuevo por la UE; pueden aumentar el efecto emulsificante y el riesgo de absorción de tóxicos. 3. Sucroésteres (E-473, E-474). Son sintéticos; se obtienen por reacción de la sacarosa con ésteres metílicos de ácidos grasos. Son surfactantes no iónicos. Son inestables a temperaturas elevadas. Se emplean en pastelería y repostería, en salsas, margarinas, etc. Se presenta la duda de si el enlace éster, que no existe en la naturaleza, presentaría algún problema; sufren hidrólisis digestiva y resultan inocuos a dosis bajas (3% de contenido en la dieta). La IDA es de 2,5 mg/kg de peso corporal.

8.7. Fosfatos (E-339 a E-341, E-450) Actúan como humectantes, aumentando la capacidad de retención de agua; estabilizan emulsiones y además actúan regulando el pH.

539

Capítulo 2.15.


El mecanismo de acción como humectantes se puede explicar por la capacidad de hidratación de la proteína, que será tanto mayor cuanto menos compacta sea su estructura terciaria o cuaternaria. Esta expansión se consigue rompiendo el mayor número posible de enlaces. La disminución de los enlaces electrostáticos se logra aumentando la fuerza iónica del medio. Los fosfatos actúan quelando calcio y magnesio, liberando los enlaces debidos a estos metales y permitiendo la expansión de la proteína. Esta acción de los fosfatos se produce únicamente cuando están en forma de pirofosfato El ortofosfato prácticamente no tiene efectos sobre la retención de agua.

9. Conclusiones Los aditivos alimentarios son en la actualidad componentes habituales de los alimentos. Contribuyen a la aceptación de los mismos por parte del consumidor, ya que se espera que los alimentos presenten unas características estandarizadas

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en lo que se refiere a color, forma, textura, grado de conservación, etc. El control toxicológico de los distintos productos incluidos en las listas positivas de los diferentes países, coordinado a través de la FAO/OMS, garantiza la inocuidad en el uso de los mismos. Las concentraciones permitidas en cada alimento están reguladas por los parámetros ya definidos con anterioridad, ingesta diaria admisible (IDA), cantidad suficiente (Quantum Satis, QS), y buena práctica de fabricación (BPF), y están recogidas en las normativas legales de cada país. Aunque se hacen gran número de comentarios hacia la no aceptación de los aditivos alimentarios, la realidad es que no es fácil imaginar la ración diaria de alimentos sin alguno de estos componentes, que mejoran en la gran mayoría de los casos las características de la dieta. Aunque el número de aditivos recogido en las listas positivas sea mayor, en líneas generales en este Capítulo se ha dado una visión de conjunto de los distintos grupos de aditivos, así como de las directrices para aceptar una determinada sustancia como aditivo alimentario.


10. Resumen  La expresión “aditivo alimentario” se establece hacia finales del siglo XIX. Bajo este concepto se incluían inicialmente sustancias tales como condimentos, especias, residuos, impurezas, contaminantes, enriquecedores e incluso algunos alimentos. Actualmente, el Comité de Aditivos del Codex Alimentarius los define como “toda sustancia que no constituye alimento por sí misma y cuya utilización intencionada lleva consigo que ella o sus derivados se conviertan en un constituyente de aquél o que afecten de cualquier manera a las características del mismo”.

del aditivo. Los aditivos alimentarios son en la actualidad componentes habituales de los alimentos. Contribuyen a la aceptación de los alimentos por el consumidor, ya que se espera que los alimentos presenten unas características estandarizadas de color, forma, textura, grado de conservación, etc.

 El término “aditivo” abarca toda sustancia destinada a ser utilizada en la producción, fabricación, envasado, elaboración, preparación, tratamiento, acondicionamiento, transporte o conservación de productos alimenticios, aplicándose igualmente a toda fuente de radiación destinada a tales usos. En España, el Real Decreto 3177/1983, de la Presidencia del Gobierno, de 16 de noviembre, aprueba la reglamentación técnico-sanitaria de aditivos alimentarios. Modificado parcialmente en sucesivas correcciones, este Real Decreto establece las siguientes categorías de aditivos alimentarios: colorante, conservador, antioxidante, emulgente, sales de fundido, espesante, gelificante, estabilizador, potenciador del sabor, acidulante, corrector de la acidez, antiaglomerante, almidón modificado, edulcorante, gasificante, antiespumante, agente de recubrimiento (se incluyen los agentes desmoldeadores), agentes de tratamiento de la harina, endurecedor, humectante, secuestrante, enzimas, agentes de carga, gas propulsor y gas de envasado.  Se establecen unos requerimientos adicionales, en el Real Decreto ya citado, de modo que, además de comprobar su inocuidad, deben cumplir una función útil; no ser introducidos para disimular ingredientes o prácticas de elaboración deficientes; no causar reducción considerable del valor nutritivo del alimento; no ser usados con el fin de obtener un efecto que se podría lograr con buenas prácticas de manufactura; y, por último, que existan análisis con que ejercer control sobre el uso

541

Capítulo 2.15.


11. Bibliografía Barros C. Los aditivos en la alimentación y la nutrición. Alimentaria 1982; 129: 39-50. Barros C. Los aditivos alimentarios, sistemas para garantizar su inocuidad y empleo. Ed. Sid-Alimentaria, 1986. Los artículos citados de C. Barros hacen alusión directa a temas relacionados con los aditivos alimentarios, de los que este autor tiene una amplia bibliografía. Aquí se extraen sólo algunas definiciones y comentarios que hacen más comprensible el texto. Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA). Base de datos sobre aditivos alimentarios (con excepción de los utilizados como aromatizantes): http://apps3.fao.org/jecfa/additive_specs Ferrando R, Truhaut R. Problems which are essential to resolve in order to obtain significant results in experimental studies on nutrition and toxicology in laboratory animals. Bull Acad Natl Med 1980 Feb; 164 (2): 183- 8. Nelson G, Chandrashekar J, Hoon MA, Feng L, Zhao G, Ryba NJ, et al. An amino-acid taste receptor. Nature 2002 Mar 14; 416 (6877): 199-202. Recht P. Dix ans de recherches sur la santé et l’environnement. III Assises Internationales de l’Environnement. Compte rendu des débats. Environnement et Cadre de Vie 1980; 13: 16-9. Stare FJ, Whelan EM. Alimentación y nutrición, 1976; Vol. II, 3: 2-5. Stare FJ, Whelan EM. Food additives and health: a challenge for nutrition educators. Food Nutr 1976 Roma; 2 (3): 2-5. Truhaut R. Criteria for determining priorities in the evaluation of ecotoxic effects of chemical products. Rev Med Chir Soc Med Nat Iasi 1980 Jul-Sep; 84 (3): 487-93. Truhaut R. Principles of toxicological evaluation of food additives, 1978. Citado en: Barros C. Los aditivos alimentarios, sistemas para garantizar su inocuidad y empleo. Ed. Sid-Alimentaria, 1986. Truhaut R, Ferrando R. Toxicologist and nutritionist face the problems of toxicologic evaluation. World Rev Nutr Diet 1978; 29: 4 - 41. Estas citas quizá sean un tanto antiguas, pero la doctrina presentada por estos autores se puede considerar clásica, ya que muchos trabajos posteriores hacen referencia más o menos implícita a los métodos e ideas descritos en los trabajos referidos. Vigueras GAL, Llanderal C, Soto M, Portillo L. Manejo poscosecha y extracción del pigmento de la “cochinilla” del nopal. En: Memorias del XXXIII Congreso Nacional de Entomología. Acapulco, Gro., México, 1998: 398 - 400. Vigueras GAL, Portillo L. La grana cochinilla: un recurso natural. Agricultura 1995; año 6, 35: 24 -25. Vigueras G et al. son algunos de los autores de una extensa bibliografía sobre la cochinilla. Se ha considerado que los

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trabajos aquí recogidos pueden ser una nota aclaratoria sobre la composición y origen del colorante cochinilla (E120). Directiva CEE 79/112/EEC. Real Decreto 3177/1983, de Presidencia de Gobierno, de 16 de noviembre, por el que se aprueba la reglamentación técnico-sanitaria de aditivos alimentarios. Real Decreto 1339/1988, de 28 de octubre, por el que se modifica la reglamentación técnico-sanitaria de aditivos alimentarios, aprobada por el Real Decreto 3177/1983. Real Decreto 1111/1991, de 12 de julio, por el que se modifica la reglamentación técnico-sanitaria de aditivos alimentarios, aprobada por Real Decreto 3177/1983, de 16 de noviembre, y modificada por Real Decreto 1339/1988, de 28 de octubre. Real Decreto 2001/1995, del Ministerio de Sanidad y Consumo, por el que se aprueba la lista positiva de aditivos colorantes autorizados para su uso en la elaboración de productos alimenticios, así como sus condiciones de utilización. Real Decreto 1917/1997, de 19 de diciembre, por el que se establecen las normas de identidad y pureza de los aditivos alimentarios distintos de colorantes y edulcorantes utilizados en los productos alimenticios. Real Decreto 1802/1999, de 26 de noviembre, por el que se modifica el Real Decreto 1917/1997, de 19 de diciembre, por el que se establecen las normas de identidad y pureza de los aditivos alimentarios distintos de colorantes y edulcorantes utilizados en los productos alimenticios. Orden de 11 de junio de 2001, por la que se modifica el anexo del Real Decreto 1917/1997, de 19 de diciembre, por el que se establecen las normas de identidad y pureza de los aditivos alimentarios distintos de colorantes y edulcorantes utilizados en los productos alimenticios. Las normas legislativas citadas en esta bibliografía son las comentadas directamente en algún momento en el texto. La normativa existente en el campo de los aditivos alimentarios es muy amplia y en constante evolución; por este motivo, se incluyen, a fin de actualizar estos temas, varias páginas web, donde es posible mantener en continua actualidad los temas relacionados en este Capítulo.

12. Enlaces web  codexalimentarius.net  www.fao.org  noticias.juridicas.com

2.16. Alimentos funcionales

Ascensión Marcos Sánchez Marcela González Gross Sonia Gómez Martínez Esther Nova Rebato Enrique Ramos Mosquera

Capítulo 2.16. Alimentos funcionales 1. Introducción 2. Concepto de alimentos funcionales 3. Funcionalidad de algunos nutrientes o componentes alimentarios 3.1. Probióticos 3.2. Prebióticos 3.3. Simbióticos 3.4. Nutrientes 3.5. No nutrientes 4. Líneas de investigación sobre alimentos funcionales 4.1. Investigación sobre alimentos funcionales financiada por la Unión Europea 4.2. Alimentos funcionales: crecimiento, desarrollo y metabolismo de sustratos 4.2.1. Alimentos funcionales: desarrollo neuronal y cognitivo 4.2.2. Alimentos funcionales: sobrepeso y obesidad 4.2.3. Alimentos funcionales: crecimiento y mineralización ósea-osteoporosis 4.3. Alimentos funcionales: sistema cardiovascular y cáncer 4.3.1. Alimentos funcionales frente a especies reactivas oxidativas 4.3.2. Alimentos funcionales y metabolismo lipídico 4.3.3. Alimentos funcionales e hipertensión 4.3.4. Alimentos funcionales e hiperhomocisteinemia 4.4. Alimentos funcionales: fisiología y función del tracto gastrointestinal 4.5. Alimentos funcionales: comportamiento y funciones psicológicas 4.5.1. Alimentos funcionales y saciedad 4.5.2. Alimentos funcionales: cambios en la salud mental y en el comportamiento 4.5.3. Alimentos funcionales y rendimiento cognitivo 4.6. Marcadores biológicos 4.7. La tecnología de alimentos y su impacto sobre el desarrollo de alimentos funcionales 5. Legislación 6. El consumidor y los alimentos funcionales 7. Desafíos y futuro de los alimentos funcionales

8. Resumen 9. Bibliografía 10.Enlaces web

Objetivos n Exponer los principales conceptos relacionados con los alimentos funcionales. n Identificar las líneas de investigación científica más importantes en materia de alimentos funcionales. n Plantear las consecuencias sociales, económicas y éticas del uso y desarrollo de los alimentos funcionales. n Discutir la importancia de los alimentos funcionales para la salud pública. n Conocer los problemas en materia de legislación de los alimentos funcionales. n Explorar en qué medida los alimentos funcionales pueden ser una elección acertada dentro de una alimentación equilibrada. n Relacionar el uso de los alimentos funcionales con otras medidas destinadas a mejorar el estado nutricional de la población. n Analizar el impacto de los alimentos funcionales en la alimentación tradicional.

1. Introducción

L

a relación entre dieta y salud es un tema conocido desde la Antigüedad. De hecho, las culturas indígenas y orientales ya utilizaban ciertos alimentos con finalidad medicinal. En la Edad Media predominan los textos, especialmente de monjas y abades, que confieren propiedades curativas a los alimentos. Sin embargo, con el descubrimiento y empleo de los fármacos, la utilización de los alimentos como agentes preventivos o paliativos de diversas enfermedades pierde su importancia. Esta tendencia revierte a medida que avanza la investigación en relación con los beneficios que ejercen ciertos componentes de los alimentos sobre el estado físico y mental del individuo, y en la actualidad se están buscando alternativas “naturales” a los medicamentos. Los alimentos funcionales surgen con motivo del cambio de estrategia en la política nutricional de los países industrializados. Hasta bien entrada la década de los setenta del siglo XX, los objetivos principales eran la lucha contra el hambre y la erradicación de las enfermedades carenciales. A esto seguiría en el tiempo la garantía de los aspectos higiénico-sanitarios de los alimentos. Una vez alcanzados estos objetivos, al menos en parte, a principios de la década de los ochenta se entró en una política de evitar alimentos por motivos de salud, como, por ejemplo, la sal, los huevos, etc. En la actualidad, los esfuerzos en salud pública van encaminados hacia la prevención de las enfermedades crónico-degenerativas desde un enfoque positivo, lo que implica dejar de evitar alimentos y, por el contrario, incluir aquellos que ejercen una influencia activa y positiva sobre la salud. En este caso, por tanto, se quiere explotar al máximo el potencial positivo-preventivo de los alimentos, tanto de origen animal como vegetal, y de sus componentes (nutrientes y no nutrientes). Fue a mediados de los años 80 del siglo XX cuando se comenzó a usar el término functional food (alimentos funcionales) en Japón. Promocionados por el Gobierno japonés, los alimentos saludables para uso específico (FOSHU), término empleado en Japón para designar a los “alimentos con efecto específico sobre la salud”, gozan de gran popularidad entre la población. El concepto de alimento funcional se ha extendido rápidamente por todo el mundo, convirtiéndose en la principal fuente de negocio para muchas empresas del sector de la alimentación. En Estados Unidos, gran número de laboratorios y universidades llevan a cabo estudios con el fin de profundizar en el conocimiento científico. Desde 1990, la Food and Drug Administration (FDA) vigila el desarrollo de todas las nuevas tendencias en nutrición, creando un marco de seguridad alimentaria fiable para el mercado norteamericano. La Asociación Americana de Dietética (American Dietetic Association, ADA) ha avalado la investigación sobre alimentos funcionales, con el fin de identificar los beneficios que ejercen sobre la salud y también los posibles riesgos que implica su consumo. 547

Capítulo 2.16.

Alimentos funcionales

En Australia y Nueva Zelanda, la Australian and New Zealand Food Authority (ANZFA) ha trabajado para conseguir el cumplimiento de todas las normas de seguridad alimentaria y buen uso de los alimentos funcionales. En Europa, los alimentos funcionales también han despertado un gran interés desde su aparición en el mercado. Por tratarse en la mayoría de los casos de productos de nueva creación, la problemática en torno a los alimentos funcionales en el Viejo Continente ha partido desde la propia definición y delimitación del concepto. La comercialización se ha llevado a cabo en muchos casos sin que dichos productos vayan acompañados de la evidencia científica que se les atribuye. Este hecho ha sido favorecido por un cierto vacío legal, tanto a nivel nacional como europeo. En la actualidad, el objetivo principal de los países integrantes de la Unión Europea es que los alimentos funcionales estén avalados por estudios científicos. Por tanto, los alimentos funcionales son un tema de máxima actualidad, en el cual la investigación científica y la tecnología de los alimentos se unen para un fin común, como es mejorar el estado de salud de la población

2. Concepto de alimentos funcionales El nombre de “alimentos funcionales” se ha utilizado de forma muy amplia en los últimos años, sin que exista una definición universalmente aceptada. La diversidad de términos empleados, como nutracéuticos, farmalimentos, alimentos de diseño o alicamentos, ha complicado la labor de concretar el concepto de alimento funcional, ya que estos vocablos se usan tanto en el sector comercial como en el científico con diversos significados o, en muchos casos, como sinónimos entre sí. El estado actual de proliferación de términos carentes de una definición estricta obedece a múltiples causas, entre las que se pueden citar las siguientes: • Algunos de los términos son producto de las estrategias de marketing de empresas diversas. • Hay una gran cantidad de bibliografía y páginas web de dudosa valía científica, que dan difusión a términos y conceptos pseudocientíficos. A pesar de ello, existe un importante apoyo por parte de la comunidad científica y entidades líde-

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res en nutrición hacia la defensa del concepto de alimentos funcionales como una categoría distinta e independiente. El concepto de alimento funcional emitido en el documento de consenso Functional Food Science in Europe (FUFOSE) por el International Life Science Institute (ILSI) Europe en el año 1999 es, hasta la fecha, uno de los que han encontrado mayor aceptación. La definición del ILSI establece que un alimento puede ser considerado funcional si se ha demostrado de manera satisfactoria que posee un efecto beneficioso sobre una o varias funciones específicas en el organismo, más allá de los efectos nutricionales habituales, siendo esto relevante para la mejoría de la salud y el bienestar y/o la reducción del riesgo de enfermar. Es importante destacar que los alimentos funcionales han de seguir siendo un alimento, por lo que no se consumirán en forma de píldoras, cápsulas, polvos, etc. Hay que tener en cuenta que los alimentos funcionales deben demostrar sus resultados en cantidades que puedan ser normalmente consumidas en la dieta, por lo que tendrían que formar parte de un patrón normal de alimentación. Lo importante, en cualquier caso, es que el alimento posea algún efecto beneficioso definido sobre una función o varias funciones orgánicas. Según el ILSI, un alimento funcional puede ser: • Un alimento natural. • Un alimento al que se le ha agregado o eliminado un componente por alguna tecnología o biotecnología. • Un alimento donde la naturaleza de uno o más componentes ha sido variada. • Un alimento en el cual la biodisponibilidad de uno o más de sus componentes ha sido modificada. • Cualquier combinación de las anteriores posibilidades (Figura 1). La Comisión Europea considera la alimentación como un sector estratégico en el ámbito de la salud pública. De ahí que las regulaciones de los diferentes productos alimenticios adquieran una importancia fundamental para el cumplimiento de estos programas. Existen en este marco grupos de alimentos bien definidos que permiten establecer diferencias claras con los alimentos funcionales (Tabla 1). Por tanto, conviene considerar los siguientes puntos: • Un alimento funcional no es siempre un producto nuevo. Algunos alimentos, como el ajo o las fresas, también pueden incluirse en este grupo.

A. Marcos | M. González | S. Gómez | E. Nova | E. Ramos

mento funcional, sí hay bastante unanimidad en cuanto a los componentes alimentarios que confieren funcionalidad al alimento (Tabla 2). Éstos pueden dividirse en cinco categorías: probióticos, prebióticos, simbióticos, nutrientes, y no nutrientes.

3.1. Probióticos

Figura 1. Concepto de alimento funcional.

• Es necesario diferenciar entre un alimento enriquecido y un alimento funcional. Los alimentos enriquecidos, como la sal yodada y/o fluorada, pueden aportar un nutriente o varios nutrientes que se sabe son deficitarios en la población. En cambio, como ya se ha indicado, el alimento funcional tiene como objetivo reducir el riesgo de enfermar -por ejemplo, puede actuar en la prevención de las enfermedades cardiovasculares, el cáncer, la osteoporosis- o mejorar algunas funciones fisiológicas, como sucede, por ejemplo, con el efecto probiótico. • La categoría de los suplementos alimentarios o dietéticos (o complementos alimenticios) se considera más próxima a la farmacología que a la nutrición y, por tanto, no se incluye dentro de los alimentos funcionales. Sin embargo, hay que considerar que estos productos se venden en muchas ocasiones fuera de las farmacias, con lo que adquieren una categoría intermedia, no siendo reconocidos como medicamentos.

3. Funcionalidad de algunos nutrientes o componentes alimentarios Al contrario de lo que sucede con la falta de consenso existente en la definición del concepto de ali-

El término probiótico define aquellos microorganismos vivos (bacterias o levaduras) que causan un efecto positivo en la salud al ser ingeridos. Se utilizan en alimentos, especialmente en productos lácteos fermentados, pero también en preparaciones farmacéuticas. El desarrollo de nuevas cepas de probióticos va encaminado a la obtención de organismos beneficiosos más activos. En el caso de organismos modificados y/o microorganismos nuevos, se tienen que evaluar la seguridad y el cociente beneficio/riesgo. A la hora de incorporar nuevas cepas a productos se debe medir cuidadosamente su eficacia y valorar, en cada caso, si mantienen el mismo nivel de seguridad que los microorganismos de uso tradicional. Los microorganismos más utilizados pertenecen a los géneros Lactobacillus, Streptococcus y Bifidobacterium, que se engloban dentro de las bacterias ácidolácticas (BAL). Existe una amplia bibliografía acerca de los efectos beneficiosos sobre la salud de las BAL y los productos obtenidos a partir de su fermentación. Estos efectos son debidos no sólo a las propiedades nutricionales de estas bacterias, sino también a su acción sobre el sistema inmunitario. Es esencial que las BAL permanezcan vivas después de atravesar el tracto gastrointestinal para poder expresar sus propiedades beneficiosas sobre la salud. No obstante, aún en la actualidad siguen sin comprenderse con exactitud cuáles son los mecanismos implicados, por lo que los estudios de investigación están encaminados a obtener un modelo en el que se pueda observar la relación causaefecto entre la ingestión de los distintos tipos de

549

Capítulo 2.16.


Tabla 1. CATEGORÍAS DE ALIMENTOS E INGREDIENTES ALIMENTARIOS Término

Definición/concepto

Legislado por la CE

Ejemplos

Complementos alimenticios

Productos comercializados en calidad de alimentos que contienen fuentes concentradas de nutrientes o de otras sustancias que posean un efecto nutricional o fisiológico, en forma simple o combinada, comercializados en forma dosificada, es decir, en cápsulas, pastillas, tabletas, píldoras y otras formas similares, líquidos y polvos, y que se presentan con la finalidad de complementar la ingesta de tales nutrientes en la dieta normal

SÍ - Directiva 2002/46/CE

• Vitaminas, minerales, aminoácidos y ácidos grasos esenciales

Alimentos dietéticos (productos alimenticios destinados a una alimentación especial)

Productos alimenticios que, debido a su composición especial o proceso de manufacturación, son perfectamente distinguibles de productos para el consumo normal, y que son convenientes para los propósitos nutricionales alegados y se comercializan para tal conveniencia, dirigiéndose a personas cuyos procesos digestivos o del metabolismo están afectados, o a personas que se hallan en una condición fisiológica especial

SÍ - Directiva 89/398/CEE - Directiva 96/84/CE - Directiva 1999/41/CE - Directiva 2001/15/CE - Directiva 2004/5/CE

• Alimentos elaborados a base de cereales y alimentos infantiles para lactantes y niños de corta edad • Alimentos destinados a ser utilizados en dietas de bajo valor energético para reducción de peso • Alimentos dietéticos destinados a usos médicos especiales

Nuevos alimentos (Novel Foods)

Alimentos e ingredientes alimentarios que, hasta el momento, no hayan sido utilizados, en una medida importante, para el consumo humano en la Comunidad Europea. Se engloban las categorías de productos alimentarios que contengan, sean o utilicen en su fabricación organismos modificados genéticamente, alimentos que incorporen modificaciones en la estructura molecular de algún compuesto y aquéllos obtenidos con nuevos procesos de producción que incluyan cambios significativos en el alimento

SÍ - Reglamento (CE) n.º 258/97

• Fosfolípidos procedentes de la yema del huevo • Margarinas enriquecidas con fitosteroles


Alimentos susceptibles de producir un efecto beneficioso sobre una o varias funciones específicas en el organismo, más allá de los efectos nutricionales habituales, siendo esto relevante para la mejoríade la salud y el bienestar y/o la reducción del riesgo de enfermar

NO - (PASSCLAIM, QLK1-2000-86: ver apartado 5)

• Margarinas enriquecidas con fitosteroles • Prebióticos, probióticos, simbióticos

Nutracéuticos

Compuestos químicos que son constituyentes naturales de los alimentos y que resultan beneficiosos para prevenir o tratar una o más enfermedades, o para mejorar el estado general de salud

NO

550

• Vitaminas C y E


Tabla 2. COMPONENTES ALIMENTARIOS Y SU FUNCIONALIDAD Efectos biológicos

Enfermedades/trastornos relacionados

Fuentes alimentarias

Proteínas, péptidos y aminoácidos • Triptófano • Tiramina • Glutamina • Arginina • Cisteína

• Efecto sedante e hipnótico • Mejora de la memoria • Recuperación de la fatiga mental • Estimulación del sistema inmunitario • Ralentización del envejecimiento

• Regulación del sueño y el estrés

Todo tipo de alimentos de origen animal y vegetal: pollo, pescado, quesos, huevos, legumbres, cereales...

Polisacáridos y oligosacáridos • Fibra dietética

• Regulación de la microbiota intestinal • Mejora del tránsito intestinal • Dilución de agentes carcinogénicos • Aumento de la excreción de sales biliares • Reducción del colesterol plasmático • Regulación de los niveles de glucosa

• Cáncer colorrectal • Estreñimiento/diverticulosis • Enfermedad inflamatoria intestinal • Hipercolesterolemia • Diabetes • Obesidad

Leguminosas, hortalizas, frutas, alimentos prebióticos

Lípidos • Ácidos grasos n-3

• Disminución de los niveles de triglicéridos y LDL-colesterol • Reducción de la agregación plaquetaria • Propiedades antiinflamatorias • Posible efecto de control glucémico y de la resistencia a la insulina

• Enfermedad cardiovascular • Artritis reumatoide • Arritmias cardiacas

Pescado graso, nueces

Lípidos • Ácido linoleico conjugado

• Propiedades anticarcinogénicas • Inhibidor de la lipogénesis • Estimulación del sistema inmune • Regulación del peso corporal

• Cáncer • Enfermedad cardiovascular

Carne de ternera, productos lácteos

Micronutrientes • Se, Fe, Cu, Zn, Mn, Ca y ácido fólico

• Cofactores enzimáticos • Estimulación del sistema inmune

• Enfermedad cardiovascular • Cáncer • Osteoporosis • Anemia • Defectos del tubo neural

En general, más abundantes en alimentos de origen animal

Carotenoides • β-carotenos • Licopeno

• Precursores de vitamina A (β-caroteno solamente) • Protección epitelial • Protección frente a radicales libres (antioxidantes) • Propiedades anticarcinogénicas

• Aterogénesis • Cáncer

Cítricos, zanahoria, calabaza, tomate fresco y procesado (salsa de tomate)

Tocotrienoles y tocoferoles • Vitamina E

• Protección frente a radicales libres (antioxidante) • Ralentización del envejecimiento • Estimulación del sistema inmune

• Enfermedad cardiovascular • Cáncer

Aceites vegetales, cereales de grano entero, vegetales

551

Capítulo 2.16.


Tabla 2. COMPONENTES ALIMENTARIOS Y SU FUNCIONALIDAD (cont.) Efectos biológicos

Enfermedades/trastornos relacionados

Fuentes alimentarias

Vitamina C

• Protección frente a radicales libres (antioxidante) • Ralentización del envejecimiento • Estimulación del sistema inmune

• Enfermedad cardiovascular • Cáncer

Cítricos, kiwi, brécol, espárragos

Flavonoides • Antocianinas • Catequinas • Isoflavonas • Hesperidina, naringina • Quercetina • Ácido elágico • Resveratrol

• Antioxidantes • Hipocolesterolemiantes • Propiedades anticarcinogénicas • Efectos sobre la hemostasis • Efectos sobre el óxido nítrico • Actividad estrogénica (algunas isoflavonas)

• Cáncer • Aterosclerosis • Enfermedad coronaria • Osteoporosis

Vino tinto, arándanos, cerezas, té, cerveza, soja, alfalfa, trébol, naranja, pomelo, cebollas, manzana, brécol, fresas, uva

Probióticos

• Mejora de la digestibilidad de la lactosa • Aumento de la absorción de calcio • Modulación del sistema inmune • Regulación del equilibrio de la flora intestinal

• Intolerancia a la lactosa • Estreñimiento/diarrea • Gastroenteritis • Cáncer

Productos fermentados con lactobacilos y bifidobacterias

Capsaicina

• Propiedades anticarcinogénicas y antioxidantes

• Cáncer • Artritis reumatoide

Pimiento rojo

Glucosinolatos • Isotiocianatos (p. ej., sulforarano) • Índoles

• Estimulación de la detoxificación celular

• Cáncer

Crucíferas (repollo, brécol, rábano)

Compuestos alilsulfurosos

• Interfieren en el metabolismo de nitrosaminas • Mejoran la inmunocompetencia • Reparación del DNA dañado • Actividad antiproliferativa por inducción de apoptosis • Efectos antimicrobianos • Mejora de la función mental

• Cáncer • Enfermedad coronaria

Ajo, cebolla, puerro

Otros • Cafeína

• Estimulación del sistema nervioso central (SNC)

leches fermentadas y la modulación del sistema inmunitario. Entre los efectos beneficiosos para la salud descritos en la bibliografía se encuentran: 1. El aumento de la respuesta inmunitaria.

552

Café, té

2. El mayor equilibrio de la microbiota cólica. 3. El efecto adyuvante de las vacunas. 4. La reducción de las enzimas fecales implicadas en la iniciación del cáncer. 5. El tratamiento de la diarrea del viajero.


6. La terapia antibiótica (control de Rotavirus y de Clostridium difficile, así como de úlceras relacionadas con Helicobacter pylori). 7. El descenso del colesterol sérico. 8. El antagonismo con patógenos originados en alimentos y con microorganismos que provocan caries. 9. La disminución de los síntomas de malabsorción de lactosa. 10. La prevención del eczema atópico. Estos efectos serían debidos al consumo de ciertas cepas de cultivo, a metabolitos procedentes de su actividad biológica o a la actuación simultánea de ambos. En los últimos años, numerosos estudios de investigación se han centrado en el papel inmunomodulador de las leches fermentadas y de las BAL. De hecho, una de las propiedades que se incluyen como característica autorizada en los mensajes publicitarios es la mejora de la inmunocompetencia. La modulación de la respuesta inmune por las BAL ha sido observada en modelos experimentales y en humanos. Se han llevado a cabo estudios tanto in vivo como in vitro con leches fermentadas o con distintos tipos de BAL. Como es bien sabido, los probióticos estimulan la actividad de determinados componentes del tracto gastrointestinal, aumentando la respuesta de inmunoglobulina A secretora (IgAs), incrementando la producción de citokinas y reduciendo el riesgo de infección por Rotavirus. Además, se han demostrado modificaciones en diversos parámetros inmunológicos en sangre periférica, como la concentración de macrófagos, anticuerpos, interferón-γ (IFN-γ) y otras citokinas, así como en la capacidad de fagocitosis de las células mononucleares. Sin embargo, el yogur y demás leches fermentadas no son el único tipo de alimento funcional con bacterias beneficiosas vivas. En el mercado hay diversos alimentos fermentados, como, por ejemplo, avena, verduras, embutidos o té, aunque de estos últimos no se conozca aún bien su capacidad funcional. Los efectos de las leches fermentadas con BAL varían en función de la cepa de bacteria láctica que se utiliza en la fermentación, de la existencia de un tipo o más de bacterias lácticas y de su interacción, del tipo de producto (leche, avena, embutidos, té, etc.) en el que han fermentado, del

tiempo de consumo del producto, de la genética propia del individuo, de la existencia o no de una patología, y de la dosis suministrada. Es esencial tener en cuenta todos estos factores cuando se realiza una intervención nutricional en un estudio de investigación, ya que los resultados dependerán en un grado muy importante del diseño experimental que se emplee.

3.2. Prebióticos El término prebiótico fue introducido por Gibson y Roberfroid, quienes definieron los prebióticos como ingredientes no digeribles de los alimentos que afectan beneficiosamente al huésped por una estimulación selectiva del crecimiento y/o actividad de una o un limitado grupo de bacterias en el colon. Los prebióticos son generalmente hidratos de carbono de cadena corta, que pueden ser fermentados a lo largo del tracto gastrointestinal y estimular el crecimiento de bifidobacterias potencialmente beneficiosas. Entre ellos se pueden citar los fructooligosacáridos (FOS), la inulina y la lactulosa. Los prebióticos desempeñan un papel importante en el mantenimiento y desarrollo de la biota bacteriana intestinal, la cual facilita diversos mecanismos de defensa del individuo. Su inclusión en la ingesta puede prevenir o incluso evitar la traslocación bacteriana. La traslocación bacteriana se define como el paso de gérmenes de origen gastrointestinal hacia tejidos normalmente estériles, como los ganglios mesentéricos, el hígado, el bazo y el pulmón. Este movimiento de las bacterias fuera de su lugar habitual puede comprometer seriamente el sistema inmune del individuo. Los productos finales de la fermentación de la fibra son tróficos para las células epiteliales intestinales; de este modo se mantiene el equilibrio de la microbiota intestinal, mediante la fermentación y la producción bacteriana de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), especialmente acetato, butirato y propionato. Los AGCC se absorben rápidamente, estimulan la absorción de agua y sal, y proporcionan una fuente de energía para el colon. Se ha observado una mejora de la microbiota intestinal, con aumento del número de anaerobios, como Bifidobacteria y Lactobacillus, y disminución de Clostridium. Estas

553

Capítulo 2.16.


Tabla 3. PRINCIPALES TIPOS DE COMPUESTOS FENÓLICOS EN PLANTAS

Átomos de carbono

Esqueleto

Tipo

6

C6

Fenoles simples Benzoquinonas

7

C6-C1

Ácidos fenólicos

Ácido gálico

8

C6-C2

Derivados de tirosina Ácidos fenilacéticos

Tirosol

9

C6-C3

Ácidos cinámicos Fenilpropenos Cumarinas

Ácido cafeico

10

C6-C4

Naftoquinonas

13

C6-C1-C6

Xantonas

14

C6-C2-C6

Estilbenos Antraquinonas

Resveratrol Quercetina Cianidina Catequina Miricetina Malvidina

15

C6-C3-C6

Flavonoides Isoflavonoides

18

(C6-C3)2

Lignanos Neolignanos

30

(C6-C3-C6)2

Bioflavonoides

n9

(C6-C3)n

Ligninas

n6

(C6)n

Melaninas catecólicas

n15

(C6-C3-C6)n

Taninos condensados

modificaciones de la microbiota intestinal resultan beneficiosas tanto para la salud local cólica como sistémica. Aparte de su función de estimulación selectiva de las bifidobacterias, los prebióticos tienen repercusiones sobre la absorción de ciertos minerales. Di-

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Ejemplos presentes en vino

Procianidina

versos estudios científicos han demostrado un incremento de la disponibilidad de calcio, magnesio, zinc y hierro con la ingesta de alimentos que contienen prebióticos. Estos efectos parecen ser resultado del tipo de hidrato de carbono, del grado de fermentación provocado por la microbiota intestinal y


de la dosis ingerida. También poseen un efecto beneficioso sobre el metabolismo de los lípidos. Estas acciones beneficiosas explican su potencial uso en el control de los niveles de insulina y triglicéridos, y en la prevención de la osteoporosis, al mejorar la biodisponibilidad del calcio.

3.3. Simbióticos Los simbióticos son mezclas de prebióticos y probióticos. Los efectos de esta combinación pueden ser acumulables o incluso sinérgicos. En sentido literal, estos productos deberían contener unos compuestos prebióticos que favorecieran al probiótico que los acompaña, como podría ser, por ejemplo, la sinergia entre oligofructosacáridos y bifidobacterias. Pero esta definición admite discusión. Si un simbiótico contiene oligofructosacáridos y Lactobacillus casei, aunque éstos no se complementan, el sinergismo se consigue in vivo, al ingerir los Lactobacillus por un lado y favorecer las bifidobacterias endógenas por otro. En la bibliografía, la combinación de oligofructosacáridos y bifidobacterias se describe como una posible buena contribución a la modulación nutricional de la microbiota intestinal, además de una causa de reducción del riesgo de cáncer de colon en experimentación animal.

3.4. Nutrientes Los resultados del estudio Framingham, los del estudio de siete países, publicado por Keys en 1980, y los del estudio MONICA, promovido por la Organización Mundial de la Salud (OMS), por citar únicamente los más sobresalientes, dieron una nueva dimensión al estudio científico de los nutrientes. Las observaciones apuntaron que algunos de ellos no sólo eran necesarios para evitar caer en la malnutrición y/o en una enfermedad carencial, sino que una ingesta algo superior podía ejercer un efecto preventivo sobre algunos factores de riesgo de enfermedades crónico-degenerativas. Los nutrientes más estudiados en relación con los alimentos funcionales son el folato, las vitaminas antioxidantes C y E, y algunos ácidos grasos (Tabla 2).

Como estos nutrientes se tratan de forma detallada en otros capítulos de este Tratado, no se va a profundizar aquí en los aspectos fisiológico-nutricionales. Los aspectos funcionales se comentan en el apartado 4 de este mismo Capítulo.

3.5. No nutrientes La nutrición moderna confiere un papel novedoso a los componentes orgánicos adicionales contenidos en los alimentos. Son precisamente estos compuestos los que ejercen en el sentido estricto una funcionalidad sobre el organismo. Sin ser necesaria su ingesta, la investigación científica está demostrando un efecto preventivo sobre múltiples enfermedades crónico-degenerativas. Esto es debido, sobre todo, al efecto antioxidante de la mayoría de ellos. La capacidad antioxidante de un compuesto depende principalmente de su concentración y de su interacción con otros componentes del medio. Los polifenoles son un gran grupo de compuestos presentes en la naturaleza que poseen anillos aromáticos con sustituyentes hidroxilos. Estos compuestos son en su mayoría potentes antioxidantes necesarios para el funcionamiento de las células vegetales. Se clasifican de acuerdo con el número de átomos de carbono del esqueleto base. Los flavonoides son compuestos polifenólicos encontrados en frutas y vegetales, y también en el té (principalmente té verde) y en el vino (Tabla 3). Otros compuestos vegetales secundarios que hay que destacar son los carotenoides, como el licopeno, la luteína o la zeaxantina, con marcado poder antioxidante, o los fitosteroles que se encuentran, entre otros, en el haba de soja.

4. Líneas de investigación sobre alimentos funcionales 4.1. Investigación sobre alimentos funcionales financiada por la Unión Europea En Europa, la investigación sobre alimentos funcionales se viene realizando con el apoyo de la Unión Europea y de la industria. La comunidad científica europea está haciendo un esfuerzo

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Capítulo 2.16.


enorme con objeto de crear un marco científico adecuado para justificar el concepto de alimento funcional, desarrollar nuevos productos y demostrar científicamente los efectos beneficiosos que se les atribuyen. La Comisión Europea, a través de los diferentes Programas Marco que ha convocado, ha ido aumentando su apoyo económico a los proyectos de investigación relacionados con los alimentos funcionales. Fue en el 2º Programa Marco (1989-1994) donde se convocaron por primera vez ayudas para esta línea de investigación. Tanto en el 2º como en el 3er Programa Marco (1991-1994), en las convocatorias FLAIR (Food-Linked Agro-Industrial Research) y AIR (Agro-Industrial Research), respectivamente, se dedicó un 8% del presupuesto a la investigación en alimentos funcionales. Los proyectos estaban relacionados con las propiedades nutricionales de la fibra dietética, el papel de las lecitinas en la microbiota intestinal, los probióticos o los compuestos de caseína en alimentos reducidos en grasa. De los 12 proyectos financiados dentro de la convocatoria FLAIR del 4º Programa Marco de la UE (1994-1998), la ya mencionada Acción Concertada FUFOSE, coordinada por ILSI, en la que estaban implicados grupos científicos, diversas industrias y organizaciones no gubernamentales, ha marcado las tendencias de estos últimos años. El enfoque europeo del estudio de los alimentos funcionales se centra en la identificación y caracterización de funciones fisiológicas susceptibles de ser modificadas o moduladas por los componentes de la alimentación, y establece la relevancia de la investigación básica en ciencias biológicas para determinar los mecanismos mediante los cuales los alimentos funcionales son capaces de producir sus diversos efectos beneficiosos. El Documento Final de Consenso de FUFOSE sugiere el desarrollo de un esquema que vincule los claims (alegaciones) de los alimentos funcionales a una sólida evidencia científica. FUFOSE sugiere que las alegaciones que hacen referencia a una “modulación de ciertas funciones fisiológicas para mantener la salud” y “reducir el riesgo de enfermedad” únicamente se pueden justificar si se basan en marcadores biológicos validados y apropiados en relación con: a) El nivel de exposición al alimento o ingrediente funcional.

556

b) El cambio en una función diana. c) El resultado final de una fase intermedia del proceso en cuestión relacionado con el estado de salud o de predisposición a la enfermedad. En este documento se contemplan cuatro áreas de aplicación de los alimentos funcionales: • Alimentos funcionales, crecimiento, desarrollo y metabolismo de sustratos. • Alimentos funcionales, sistema cardiovascular y cáncer. • Alimentos funcionales, fisiología y función del tracto gastrointestinal. • Alimentos funcionales, comportamiento y funciones psicológicas. Las conclusiones y propuestas de FUFOSE tienen, en la actualidad, su continuación en el documento de consenso del PASSCLAIM (Process for the Assessment of Scientific Support for CLAIMs on Foods, QLK1-2000-86), también coordinado por ILSI Europe, financiado dentro del 5º Programa Marco de la UE en la convocatoria de Calidad de Vida. El PASSCLAIM pretende establecer criterios comunes para evaluar la confirmación científica de las alegaciones de salud y proporcionar la base para la preparación de informes científicos que respalden dichas alegaciones. Asimismo, intenta fijar criterios comunes acerca de cómo identificar, validar y emplear marcadores biológicos en estudios bien diseñados para analizar las relaciones entre dieta y salud. La Acción Concertada PASSCLAIM servirá de ayuda para formular y regular las alegaciones, y además contribuirá a mejorar la credibilidad que dichas alegaciones tienen para los consumidores. En esta última convocatoria, el 25% del presupuesto ha sido destinado a financiar los 33 proyectos relacionados con los alimentos funcionales. Los alimentos funcionales son un concepto clave para el futuro de la nutrición como ciencia, porque surgen de todo el conocimiento científico acumulado en las últimas tres décadas. Para el beneficio de la salud pública, este progreso no puede ser ignorado, sino que debe ser usado y reconocido en toda su extensión. En el 6º Programa Marco, actualmente en marcha (2002-2006), la UE seguirá apoyando la investigación en alimentos funcionales. A continuación, se comentan algunas de las líneas de investigación que se están llevando a cabo en la actualidad.


4.2. Alimentos funcionales: crecimiento, desarrollo y metabolismo de sustratos 4.2.1. Alimentos funcionales: desarrollo neuronal y cognitivo Esta línea de investigación intenta aclarar el valor añadido de los alimentos funcionales durante el crecimiento y desarrollo del individuo. Estudia tanto las adaptaciones maternas que se producen durante el embarazo y la lactancia como las necesidades nutricionales del niño durante los periodos del desarrollo fetal, la etapa del lactante y el resto del periodo infantil. Junto con los ácidos grasos poliinsaturados n-3 y n-6, los nutrientes de riesgo para la mujer gestante y lactante son el hierro, el calcio, el zinc, el yodo, el folato y las vitaminas D y C. También el estudio de la leche materna, con objeto de aproximar la composición de las leches de fórmula lo más posible a ella, es uno de los puntos a tener en cuenta en este apartado. De hecho, se ha observado un cambio en el desarrollo e incorporación de factores de crecimiento, aminoácidos esenciales, ácidos grasos insaturados, arginina, nucleótidos y nucleósidos, prebióticos, probióticos, elementos traza y vitaminas antioxidantes en estos productos al estudiarse sus beneficios, especialmente a nivel inmunitario. Asimismo, la importancia de la alimentación temprana radica en que modula el crecimiento y el desarrollo funcional y tiene efectos a largo plazo que influyen en la salud, la incidencia de enfermedades y la mortalidad en el adulto. Algunas fórmulas infantiles incorporan ciertos tipos de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (Long Chain PoliUnsaturated Fatty Acids, LC-PUFA) que están muy relacionados con el desarrollo cerebral y de la visión de los bebés, como los ácidos docosahexaenoico (DHA) y araquidónico (ver Capítulo 1.13). Se han obtenido resultados positivos más evidentes en niños prematuros, ya que los efectos en recién nacidos a término son en general más controvertidos. En estudios muy recientes, se ha demostrado la tolerancia gastrointestinal de los FOS en niños entre 4 y 12 meses de edad. Queda por comprobar si, además del beneficio logrado en una mejor consistencia de las heces y una menor incidencia de procesos diarreicos y de estreñimiento, los lactantes pueden beneficiarse también del efecto prebió-

tico y de lo que esto supone para su salud futura. Otros compuestos que se están teniendo en consideración para la incorporación a las leches de fórmula son el β-palmitato, que contribuye a una mejor absorción de los lípidos, la carnitina, que ayuda a un mejor aprovechamiento de la grasa, y las vitaminas antioxidantes. El estudio de la interacción entre genes y nutrientes en el proceso de diferenciación es uno de los campos que están acaparando mayor interés dentro de la ciencia de la nutrición (ver Capítulo 1.31). De hecho, es bien conocido que el efecto de una deficiencia en folato en la madre produce un retardo en el buen desarrollo fetal del niño, siendo necesaria la complementación con dicho nutriente para combatir los casos de espina bífida (ver Capítulo 1.22).

4.2.2. Alimentos funcionales: sobrepeso y obesidad El aumento de la incidencia de obesidad en los países desarrollados ha proporcionado motivos a la industria alimentaria para desarrollar productos encaminados a prevenir su incidencia o dirigidos directamente al tratamiento de la misma. El cambio en el paradigma de la obesidad ha dado lugar, junto al desarrollo de alimentos con bajo contenido en grasas y en energía, al estudio de los factores que influyen en el control de la oxidación de macronutrientes, la regulación de la termogénesis, el control de la sensibilidad a la insulina y la glucemia, y el control de los triglicéridos plasmáticos. Para la consecución de estos objetivos se investigan los alimentos de bajo índice glucémico, con porcentajes de fibra elevados y bajo contenido en ácidos grasos saturados. También se estudian los alimentos ricos en fibra soluble, en hidratos de carbono fermentables no digeribles, en ácidos grasos poliinsaturados n-3 y n-6, y en ácidos grasos monoinsaturados. Se ha observado que, a pesar de haberse reducido el consumo de grasas en EE UU durante la pasada década, al volverse la sociedad americana fóbica a las grasas, el peso corporal sigue aumentando. Este hecho significa que es preciso considerar otras opciones o alternativas a las recomendaciones que se ofrecen habitualmente, ya que el problema de la obesidad no se está solucionando con los métodos y recomendaciones que se están siguiendo en la actualidad. Por este

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Capítulo 2.16.


motivo se plantea la siguiente pregunta: ¿será necesario controlar los hidratos de carbono de la dieta para controlar el peso? Recientemente empieza a existir evidencia científica que demuestra que el perfil lipídico puede mejorar con una dieta que esté controlada en hidratos de carbono. Son también de interés los aspectos de control del apetito y de la saciedad. De hecho, los alimentos enriquecidos en fibra permiten aumentar la sensación de saciedad, ya que retrasan la velocidad de vaciado del estómago, lo que resulta beneficioso en dietas hipocalóricas indicadas en caso de obesidad. El desarrollo del mercado de alimentos específicos para el deporte y la búsqueda del rendimiento óptimo en las diferentes modalidades de actividad física han favorecido la realización de numerosos estudios sobre la relación entre la nutrición y el soporte metabólico energético, el balance de líquidos y la función muscular. El diseño de bebidas que aporten los electrólitos necesarios, así como el uso de proteínas y aminoácidos, requiere un fundamento científico más sólido.

4.2.3. Alimentos funcionales: crecimiento y mineralización ósea-osteoporosis El calcio constituye el 1-2% del peso del cuerpo humano adulto. Más del 99% de este mineral se encuentra en los dientes y huesos. Por lo tanto, además del papel obvio estructural del esqueleto, éste también sirve como una reserva para el calcio. El consumo de este micronutriente tiene un impacto importante sobre el metabolismo del hueso y la salud del mismo. La deficiencia crónica de calcio que resulta del consumo inadecuado o de una pobre absorción intestinal es una de las varias causas importantes de la reducción de la masa del hueso y, consecuentemente, de la osteoporosis (ver Capítulos 1.27, 4.33 y 4.34). La osteoporosis, como un estado del riesgo de fractura aumentado debido a la baja masa ósea y al empeoramiento en la microarquitectura del hueso, es un grave problema de salud pública que, si bien es cierto no está relacionado con altas tasas de mortalidad, implica riesgos para la salud con altos costes sanitarios, como lo son, sobre todo, las fracturas de cadera en personas mayores.

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Los alimentos funcionales con calcio están adquiriendo gran importancia. Además hay otras sustancias nutritivas relacionadas con el metabolismo óseo, como el Mg y las vitaminas D y K, que también se suelen añadir a ciertos alimentos. Probablemente en un futuro los alimentos incluyan potenciadores de la absorción de calcio, como algunas proteínas séricas o la inulina. En este sentido, llaman la atención ciertos factores alimentarios que reducen la pérdida urinaria de calcio (proteínas de ciertas plantas) o suprimen la resorción del hueso (fitoestrógenos como las isoflavonas de la soja). Se trabaja intensamente en la búsqueda de metodologías para evaluar la efectividad de los alimentos funcionales sobre la salud ósea, incluyendo técnicas como la densitometría ósea o mediciones bioquímicas del metabolismo del calcio.

4.3. Alimentos funcionales: sistema cardiovascular y cáncer La aterosclerosis, las enfermedades cardiovasculares y el cáncer representan las principales causas de mortalidad en el mundo occidental. De origen multifactorial, también son múltiples las formulaciones posibles de los alimentos funcionales para incidir sobre los factores de riesgo. Estudiando la fisiopatología se observa que algunos factores de riesgo son comunes para las enfermedades cardiovasculares y el cáncer.

4.3.1. Alimentos funcionales frente a especies reactivas oxidativas La evidencia científica ha demostrado que los radicales libres en exceso se encuentran involucrados en diferentes procesos bioquímicos que causan daño celular y que se relacionan con las fases iniciales del cáncer y la formación de la placa de ateroma. El daño oxidativo a macromoléculas biológicas se debe a distintas especies reactivas del oxígeno y del nitrógeno que se generan en diferentes lugares dentro del organismo. Los antioxidantes consumidos en la dieta modulan las acciones de los radicales libres, promoviendo de esta manera los procesos de regeneración celular. Así, por ejemplo, los β-carotenos se hallan entre los antioxidantes más efectivos en neutralizar al oxígeno singlete; la vitamina E es el principal pro-


tector de las lipoproteínas de baja densidad (LowDensity Lipoproteins, LDL) y uno de los antioxidantes más efectivos como interruptor de reacciones en cadena; y la vitamina C nos protege de tóxicos como el humo del cigarrillo. Por lo tanto, los antioxidantes difieren unos de otros tanto en sus mecanismos de acción como en los sitios donde actúan. Se estudia intensamente cómo conservar la estructura y la actividad funcional del ácido desoxirribonucleico (DNA), cómo preservar la estructura y funcionalidad de lipoproteínas circulantes y de los ácidos grasos poliinsaturados, que desempeñan un papel primordial en la estructura de las membranas celulares, así como el mantenimiento estructural y de la actividad funcional de las proteínas. Para lograr este objetivo, como ya se ha mencionado anteriormente, se han venido investigando y usando los alimentos ricos en antioxidantes (vitaminas C y E, carotenoides, flavonoides y otros fotoquímicos). Las isoflavonas, además del efecto antioxidante, ejercen una acción inhibidora de la angiogénesis y de la activación de carcinógenos. Ciertos minerales, como el zinc, el selenio y el cobre, se consideran antioxidantes por ser cofactores enzimáticos de enzimas antioxidantes (glutatión reductasa, superóxido dismutasa y catalasas).

4.3.2. Alimentos funcionales y metabolismo lipídico En relación con la hipercolesterolemia, uno de los principales factores de riesgo cardiovascular, existen numerosos estudios que demuestran su papel predictivo y la existencia de una relación causal entre la hipercolesterolemia y la cardiopatía coronaria. De este resultado se deriva que la prevención de los niveles elevados de colesterol sea de vital importancia, recomendándose una dieta equilibrada, con el aporte conveniente de calorías para conseguir un peso adecuado (ver Capítulo 4.19). Para ello se estudian los alimentos con contenido reducido en ácidos grasos saturados y en ácidos grasos trans, alimentos ricos o enriquecidos en ácidos grasos mono y/o poliinsaturados, tocotrienoles y sustitutivos de la grasa, como alimentos ricos en ácidos grasos omega-3 (n-3), ácido linoleico y antioxidantes. Por otra parte, también se ha observado que la incorporación de productos derivados de la soja

y fibra dietética podría tener efectos beneficiosos en personas con hipertrigliceridemia. Por supuesto, es necesario acompañar este cambio dietético con una disminución de peso y un aumento en la actividad física. Además se ha visto que la ingesta de ácidos grasos n-3 mejora la hipertrigliceridemia. Algunas estrategias terapéuticas para optimizar el perfil lipídico en sangre contribuyen asimismo al control glucémico de pacientes diabéticos.

4.3.3. Alimentos funcionales e hipertensión Los pacientes con hipertensión presentan bajas concentraciones de varios LC-PUFA en la fracción fosfolipídica plasmática. Basándose en estas observaciones se ha propuesto que los LC-PUFA pueden actuar como reguladores endógenos de la actividad de la enzima convertidora de angiotensina (Angiotensin-Converting Enzyme, ACE), de la producción de superóxido (O2.-) y óxido nítrico endotelial (NO), y de la expresión del factor de crecimiento transformante-β (TGF-β). Además, los PUFA (en especial, los ácidos grasos n-3) muestran una acción similar a las estatinas, inhibiendo la actividad de la ciclooxigenasa, suprimiendo la síntesis de citokinas proinflamatorias y activando el sistema nervioso parasimpático. Todas estas acciones reducen el riesgo de accidentes vasculares. Por tanto, se ha planteado que la disponibilidad de cantidades adecuadas de LC-PUFA, sobre todo durante el crecimiento, puede prevenir el desarrollo de una futura hipertensión en la edad adulta. Asimismo, existen estudios que relacionan la ingesta de ácido oleico procedente del aceite de oliva con mejora de la hipertensión arterial, por incorporarse y optimizar la composición de la membrana celular.

4.3.4. Alimentos funcionales e hiperhomocisteinemia Los niveles elevados de homocisteína, un aminoácido no proteinogénico que se forma como producto intermedio en el ciclo de la metionina, se consideran un factor de riesgo independiente de enfermedad cardiovascular (ver Capítulo 1.14). En el mencionado ciclo metabólico participan como cofactores cuatro

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Capítulo 2.16.


vitaminas del grupo B, como son la B2, la B6, la B12 y el folato. Estudios de intervención han demostrado que la ingesta conjunta de estas vitaminas normaliza los niveles de homocisteína. Aunque en prevención primaria el efecto neto preventivo de la reducción de los niveles de homocisteína sobre las enfermedades cardiovasculares es más controvertido que en prevención secundaria, hoy en día no existen prácticamente dudas de que convenga intentar que la población posea unos niveles adecuados de homocisteína. Esto es igualmente aplicable a la población aparentemente sana. Cabe recordar que alrededor de un tercio de la población tiene en la actualidad niveles bajos de folato. Asimismo, aproximadamente un tercio de la población mayor de 65 años presenta deficiencia subclínica de vitamina B12. Por tanto, según grupos de expertos, el contenido de estas vitaminas en alimentos funcionales puede oscilar entre 0,2-0,8 mg de folato, 3-100 µg de vitamina B12 y 2-25 mg de vitamina B6.

4.4. Alimentos funcionales: fisiología y función del tracto gastrointestinal Uno de los campos de estudio más avanzados de los alimentos funcionales es el relacionado con la regulación de la función intestinal y la formación de heces, la composición de la microbiota del colon y la mejora en la función del tejido linfoide asociado al intestino (Gut Associated Lymphoid Tissue, GALT) (ver Capítulo 4.43). El alimento funcional que contiene probióticos y que cuenta con mayor implantación en el mercado es el yogur y demás leches fermentadas con distintas BAL. De hecho, son estos productos los más estudiados y utilizados en la prevención y el tratamiento de diarreas infecciosas, en la prevención de la diarrea y el estreñimiento asociados al uso de antibióticos, en el tratamiento de la intolerancia a la lactosa y en la prevención del eczema atópico. No se deben olvidar los prebióticos, los cuales ejercen una función de estimulación selectiva sobre las bifidobacterias a través de la fermentación, afectando de este modo al hábitat intestinal y a la actividad de las enzimas, además de conducir a la producción de compuestos volátiles y de áci-

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dos grasos de cadena corta (inhibidores de bacterias patógenas). Asimismo, los prebióticos tienen consecuencias sobre el metabolismo de los lípidos. Estas acciones beneficiosas explican su potencial uso en el control de los niveles de insulina y triglicéridos. Además, los prebióticos ejercen una acción sobre la absorción de ciertos minerales, entre ellos el calcio, y se indica su consumo en la prevención de la osteoporosis al mejorar la biodisponibilidad del calcio. Se ha puesto de manifiesto en animales de experimentación que la ingesta de suplementos probióticos puede modular la función del sistema inmunitario, sobre todo a nivel del GALT, mientras que la complementación con simbióticos es capaz de regularla incluso a nivel sistémico. El suplemento prebiótico actúa principalmente también a nivel del GALT. Se sugiere, por lo tanto, que el aporte combinado de pro y prebiótico tiene efectos diferentes a los de los suplementos individuales, y los resultados producidos por dicha combinación no se derivan de la adición simple o la sinergia de ambos efectos, sino posiblemente de su potenciación.

4.5. Alimentos funcionales: comportamiento y funciones psicológicas Bajo ciertas circunstancias se considera la posibilidad de que algunos alimentos o componentes específicos de éstos tengan influencia sobre procesos cognitivos o afectivos involucrados en la conducta humana. El establecimiento de un vínculo entre un alimento o una dieta y el comportamiento humano es complejo y difícil de investigar, ya que depende de la idiosincrasia del individuo. Los procesos que se han sometido a estudio incluyen el control del apetito y la sensación de saciedad, el rendimiento cognitivo, el humor y el tono vital, sin olvidar el control del estrés. Diferentes alimentos con modificaciones en su contenido de grasas, proteínas, hidratos de carbono, edulcorantes artificiales y sustitutivos de las grasas han sido objeto de diversos ensayos para ver sus efectos en las sensaciones de apetito y saciedad, tratando de cuantificar los aspectos psicológicos. Por otra parte, se investigan las modificaciones conductuales que pudiese generar el uso de sustancias como la cafeína, las vitaminas del grupo B, el triptófano y el alcohol, entre otras.


4.5.1. Alimentos funcionales y saciedad Como es sabido, la saciedad está muy ligada a las hormonas femeninas. Así, los estrógenos promueven la lipólisis, que aumenta las concentraciones plasmáticas de ácidos grasos libres, haciéndolos de esta forma disponibles para uso como combustible metabólico e inhibiendo posiblemente la ingesta de grasa exógena. Los estrógenos también tienen una influencia sobre los sistemas de neurotransmisores centrales, principalmente noradrenalina, dopamina y serotonina (aminas biógenas), que controlan el comportamiento alimentario y la regulación del apetito. Las neuronas noradrenérgicas inducen el apetito, y la inervación serotoninérgica produce el efecto contrario, incrementando la sensación de saciedad. Como los estrógenos bloquean la actividad β-hidroxilasa de la dopamina, la enzima necesaria para convertir la dopamina en noradrenalina, en la fase premenstrual se estaría incitando el apetito. Como ya se ha sugerido, los niveles de serotonina parecen ser bajos antes de la menstruación, y es posible que los síntomas de adicción a los hidratos de carbono en el periodo premenstrual sean producidos como mecanismo para aumentar la concentración de serotonina en el sistema nervioso central. En relación con el estradiol, no se han encontrado correlaciones entre los niveles altos del mismo y la apetencia por alimentos específicos, ni tampoco frecuencia de episodios adictivos; sin embargo, parece existir una tendencia a vincularse con un mayor número de adicciones. La relación entre los alimentos y el comportamiento humano es un área de gran desconocimiento, por lo que requiere urgentemente de estudios de investigación. En la actualidad se están realizando numerosos trabajos en este campo. Así, se ha demostrado que la fibra ejerce un efecto saciante, al estimular el sistema endocrino durante el proceso de digestión.

4.5.2. Alimentos funcionales: cambios en la salud mental y en el comportamiento Se está estudiando el posible efecto de ciertos componentes de los alimentos, entre otros los ácidos grasos, en enfermedades como la depre-

sión o en alteraciones del comportamiento, como los cambios de humor, que son consecuencia de cambios fisiológicos (menstruación, pubertad, adolescencia, gestación, posmenopausia y síndromes bipolares). Aún existen resultados contradictorios. Las deducciones preliminares que se han obtenido de un estudio doble ciego con control placebo han demostrado la efectividad del suministro de PUFA n-3 (9,6 g/día) en la mejoría de los pacientes con depresión. Sin embargo, en otro estudio doble ciego con control placebo no se ha probado ningún efecto beneficioso al utilizar una cantidad inferior (2 g/día de n-3 DHA) en los pacientes con depresión. En Reino Unido se realizó un estudio para conocer la relación exacta entre el consumo de pescado y la gestación. Tras estudiar a 11.721 mujeres, el equipo científico llegó a la conclusión de que, a medida que las mujeres toman más cantidad de ácidos grasos n-3 durante el tercer trimestre de gestación, presentan menos probabilidades de mostrar síntomas de depresión en el momento del parto y hasta ocho meses después del mismo. De especial interés resulta el fenómeno de hiperactividad infantil y la potencial influencia que pudiesen tener sobre ésta los azúcares (chocolate), los aditivos alimentarios y otros alimentos.

4.5.3. Alimentos funcionales y rendimiento cognitivo Los efectos de factores alimentarios sobre la función cognitiva han estimulado considerablemente la investigación referente a una gran variedad de componentes alimentarios. La cafeína es el factor más estudiado, y tiene efectos beneficiosos inequívocos sobre la vigilancia. Se ha señalado que, en individuos con privación del sueño, esta sustancia mejora ciertas funciones cognitivas. El triptófano, aminoácido esencial, posee propiedades parecidas a las que presentan los sedantes. La tirosina es otro aminoácido que se ha experimentado tanto en modelos animales como en humanos, y parece prevenir la reducción sustancial en aspectos de la funcionalidad cognitiva y los cambios de humor asociados al estrés agudo. La suplementación con hidratos de carbono parece mejorar la actividad cognitiva durante actividades

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Capítulo 2.16.


Tabla 4. CRITERIOS PARA LOS MARCADORES • Los marcadores han de ser viables (es decir, tienen que poder ser medidos de forma fácil y accesible u obtenidos usando metodologías poco invasoras y éticamente aceptables), válidos, reproducibles, sensibles y específicos, preferiblemente relacionados con los fenómenos implicados en el proceso biológico estudiado, y deberían representar resultados relativamente inmediatos que puedan ser usados para valorar intervenciones en un tiempo razonable • Los marcadores deben ser validados de forma rigurosa internamente para establecer su sensibilidad (la frecuencia de una prueba positiva resulta cuando el efecto está presente), especificidad (la frecuencia de una prueba negativa resulta cuando el efecto está ausente) y posibilidad de reproducción en diferentes centros • Los marcadores tienen que ser aceptados en el medio científico como válidos en relación con la función o el riesgo de enfermedad • El efecto medido por el correspondiente marcador ha de ser fisiológica y estadísticamente significativo Fuente: ILSI Europe. Concepts of Functional Foods, 2002.

Tabla 5. TIPOS DE MARCADORES • Marcadores de exposición Son aquellos que evalúan, por ejemplo, la capacidad de digestión, fermentación, absorción o distribución tisular, o, en términos generales, la accesibilidad biológica • Marcadores de funciones diana y respuestas biológicas Por ejemplo, cambios en los líquidos corporales o tisulares; niveles de metabolitos, proteínas o enzimas; o marcadores que se relacionan con una función dada, como la fuerza muscular, el consumo de oxígeno o el tránsito intestinal • Marcadores de puntos finales de una fase intermedia del proceso de mejora del estado de salud y bienestar o reducción del riesgo de enfermedad Medición de un proceso biológico que se relaciona directamente con el resultado final (p. ej., la medición de la hemoglobina en la anemia o la medición del grosor de la pared del vaso en la enfermedad cardiovascular) Fuente: ILSI Europe. Concepts of Functional Foods, 2002.

físicas intensas sostenidas que implican un gasto energético elevado. También se han estudiado activamente los efectos de la efedrina y el ginseng.

4.6. Marcadores biológicos El desarrollo de un alimento funcional va a depender, en la mayoría de los casos, de la medición de los “marcadores”. Estos marcadores han de ser validados e identificados gracias a su valor predictivo del potencial efecto beneficioso que proporcionan sobre la función específica o el riesgo de padecer una particular enfermedad. Los marcadores de algún su-

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ceso correlacionado con la función o la enfermedad a la que se aplica el alimento funcional son “indicadores”, mientras que los marcadores que reflejan un suceso directamente involucrado en el proceso son “factores”. Cuando se trata del riesgo de enfermedad, los indicadores, e incluso los factores, podrían en algunos casos ser equivalentes a los “marcadores específicos sustitutivos”, que son observaciones o índices biológicos que pronostican el desarrollo de una enfermedad crónica. Cuanto mejor se conozcan los mecanismos que mantienen el estado de salud, más precisa será la identificación de los marcadores, así como su definición. Los marcadores han de ser viables, válidos, reproducibles, sensibles y específicos (Tabla 4).


Pueden ser fisiológicos, bioquímicos, comportamentales o psicológicos en su naturaleza. Una respuesta dinámica (evolutiva en el tiempo) del marcador podría resultar en la mayoría de las ocasiones más útil que una única medida del mismo. En muchos casos podría ser necesaria la utilización de un conjunto de marcadores para crear un árbol de decisión a partir de múltiples medidas o datos biológicos. Estos marcadores, la mayoría de los cuales todavía tienen que ser validados, deberían ser reflejo de alguno de los siguientes (Tabla 5): • La exposición al componente alimentario estudiado, mediante análisis de los niveles en suero, heces, orina o tejidos del componente alimentario propiamente dicho o de su/s metabolito/s, o mediante el análisis de la concentración de alguna molécula endógena influida directamente por el consumo de tal componente. • La función específica o la respuesta biológica, como el cambio en el suero u otros fluidos de la concentración de un metabolito, una proteína específica, enzima, hormona, etc. (estos dos primeros marcadores pueden ser tanto indicadores como factores). • Una fase intermedia del proceso de mejora del estado de salud, del bienestar y/o de la reducción del riesgo de enfermedad (este marcador es más probable que sea un factor que un indicador). • La susceptibilidad individual o el polimorfismo genético que controla el metabolismo y/o el efecto del componente alimentario estudiado. Para desarrollar estos marcadores será preciso realizar previamente una revisión bibliográfica de la situación actual de los temas correspondientes, con el fin de identificar, definir y caracterizar los potenciales marcadores. Además convendrá evaluar el conocimiento científico básico que avala el uso de dichos marcadores. El siguiente paso incluirá la valoración de la relevancia de estos marcadores respecto a las funciones fisiológicas, el estado de bienestar y salud o, si fuera el caso, el riesgo de enfermedad. Será necesaria una validación tanto de la metodología como de la relevancia biológica del marcador. Finalmente se clasificarán como indicadores o factores y se demostrará su posible modulación a través de la dieta. Las nuevas técnicas, como las empleadas en biología molecular y celular, serán útiles para identificar grupos diana dentro de la población que se beneficiarían del consumo de alimentos funcionales específicos.

4.7. La tecnología de alimentos y su impacto sobre el desarrollo de alimentos funcionales Como se ha explicado anteriormente, la industria alimentaria puede elaborar los alimentos funcionales mediante diversos métodos, que implican la adición o la eliminación de un determinado componente, la modificación en el procesado o bien el empleo de la ingeniería genética con el fin de obtener nuevos productos con un valor específico sobre la salud. Desde el punto de vista de la tecnología de los alimentos, el desarrollo de los alimentos funcionales requerirá con frecuencia un elevado nivel de complejidad y monitorización, debido a que hay que tener en cuenta muchos factores. Se han identificado las siguientes áreas de investigación tecnológica: a) La creación de nuevos componentes alimentarios mediante materias primas tradicionales o novedosas que añadan o aumenten la funcionalidad de los alimentos. En este sentido, algunos ejemplos característicos son la modificación genética, el uso de fuentes naturales poco empleadas o poco convencionales (como las algas) y el desarrollo de biorreactores basados en enzimas inmovilizadas o en microorganismos vivos. b) La optimización de componentes funcionales en materias primas y alimentos, con el fin de preservar al máximo sus componentes, modificar sus funciones y/o aumentar su biodisponibilidad. Aquí cabe citar como ejemplos el desarrollo de técnicas de procesado de membrana, el uso de atmósferas controladas y modificadas, el empleo de presión hidrostática elevada, la tecnología de pulsación (pulse) de campo eléctrico de alta intensidad y los tratamientos con ultrasonidos. c) La monitorización efectiva, a lo largo de toda la cadena alimentaria, de la cantidad y funcionalidad de los componentes en las materias primas y los alimentos. Por ejemplo, la monitorización de la viabilidad y productividad microbiana para las funciones probióticas, el desarrollo de marcadores sensibles para registrar los cambios en las especies y las interacciones con componentes alimentarios durante los procesados, especialmente durante la fermentación. La investigación tecnológica no siempre va acompañada de consenso dentro de la comunidad científica. Un ejemplo de ello es la aparición

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Capítulo 2.16.


Figura 2. Clasificación de las alegaciones según el Codex Alimentarius.

en el mercado de los productos conocidos como “yogures termizados”, que son sometidos a procesado térmico con el fin de prolongar su vida media y evitar su conservación en frío. En la actualidad, fundamentalmente en España, se está debatiendo si de esta manera el producto, una vez terminado, es capaz de mantener el efecto probiótico que presentaba antes de someterse al procesado térmico.

5. Legislación La legislación en materia de alimentos funcionales es compleja y ha pasado por una larga trayectoria de difíciles discusiones, que aún al día de hoy no están del todo resueltas. La legislación en torno a los alimentos funcionales comprende leyes fundamentales de seguridad alimentaria y de protección del consumidor. Sin embargo, el mayor interés jurídico está estrechamente relacionado con el término de alegaciones (“claims” en inglés), por el interés que este término despierta en el marketing industrial. El Codex Alimentarius es un programa conjunto entre la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la OMS desde 1963 para establecer los estándares en materia de alimentos. El Codex trabaja intensamente para conseguir un consenso en lo que se refiere al concepto y la clasificación de las alegaciones. Según el Codex Alimenta-

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rius, se entiende por alegación “... toda mención que afirme, sugiera o implique que un alimento posee características particulares relacionadas con su origen, propiedades nutritivas, naturaleza, producción, transformación, composición o cualquier otra cualidad”. El Codex clasifica las alegaciones en dos grandes grupos: las alegaciones de salud y las alegaciones sobre propiedades nutricionales. A su vez, ambas se dividen en subgrupos (Figura 2). a) Alegaciones de salud El Codex define este tipo de alegaciones como “toda mención que establezca, sugiera o implique que existe una relación entre un alimento o un constituyente de dicho alimento y la salud”. Estas alegaciones se subdividen a su vez en: • Alegaciones sobre funcionalidad de los nutrientes. “Describen el papel fisiológico de un nutriente en relación con el crecimiento, desarrollo y normal funcionamiento del organismo” (ejemplo: se detalla el papel fisiológico del nutriente A en el organismo para mantener la salud y la promoción de un crecimiento y desarrollo normal; a continuación, se indica que el alimento X es una buena o excelente fuente del nutriente A). • Alegaciones sobre mejora de una función. “Cualquier referencia a efectos específicos beneficiosos del consumo de alimentos o sus constituyentes, en el contexto del conjunto de la dieta, sobre funciones fisiológicas o psicológicas o sobre actividades biológicas” (ejemplo: se describe el efecto de la sustancia A para mejorar o


Figura 3. Clasificación de las alegaciones según el ILSI Europe.

modificar una función fisiológica o actividad biológica asociada con la salud; a continuación se indica que el alimento Y contiene x gramos de la sustancia A). • Alegaciones sobre reducción del riesgo de enfermedades. Cualquier mención acerca de que “el consumo de un alimento o de un constituyente del mismo puede ayudar a reducir el riesgo del desarrollo de una enfermedad, todo ello en el contexto del conjunto de la dieta” (ejemplos: una dieta baja en la sustancia A puede reducir el riesgo de la enfermedad D, y el alimento X es bajo en la sustancia A; una dieta rica en la sustancia A puede reducir el riesgo de la enfermedad D, y el alimento X es rico en la sustancia A). b) Alegaciones de propiedades nutricionales “Cualquier representación que afirme, sugiera o implique que un alimento posee propiedades nutritivas particulares especiales, no sólo en relación con su valor energético y contenido de proteínas, grasas e hidratos de carbono, sino además con su contenido de vitaminas y minerales”. Estas alegaciones se subdividen en: • Alegatos de propiedades relativas al contenido de nutrientes. “Declaración de propiedades nutritivas que describe el nivel de un determinado nutriente contenido en un alimento” (ejemplos: “fuente de calcio”; “alto contenido de fibra y bajo de grasa”). • Alegatos de propiedades comparativas. Por este concepto se entiende una declaración de propie-

dades que compara los niveles de nutrientes y/o el valor energético de dos o más alimentos (ejemplos: “reducido”; “menos que”; “menor”; “aumentado”; “más que”). En la Unión Europea se ha planteado una clasificación diferente. En el documento de consenso ya mencionado del año 1999 se expresa que las alegaciones deben ser siempre válidas en el contexto del conjunto de la dieta y relacionarse con las cantidades de alimentos normalmente consumidas. En el contexto de este documento se han propuesto dos tipos de alegaciones sanitarias: tipo A, promotoras de una o más funciones (mejora de una función), y tipo B, de reducción del riesgo de contraer enfermedades (Figura 3). Las alegaciones son importantes para el sector comercial, ya que constituyen una herramienta eficaz para la promoción y venta de los productos alimenticios, y lo son también para el consumidor, porque constituyen un medio de información acerca de los efectos de los componentes de los alimentos sobre ciertas funciones del organismo. No existe consenso internacional sobre el concepto de alegaciones y su respectiva clasificación. En la Unión Europea se han realizado varios proyectos que han intentado normalizar la situación de las alegaciones. El último documento emitido por la Comisión es su propuesta relativa a las declaraciones sobre propiedades nutritivas y saludables de los alimentos con el fin de informar mejor a los consumidores y armonizar el mercado (Bruselas, 16-7-2003, DOC 2003/0165), con vistas a ser admitido como reglamento final para el año 2005. Este documento, como sus predecesores, no ha estado exento de polémicas, lo que requirió una explicación pública de la Comisión en octubre de 2003 a través de la denominada “Propuesta de Regulación de Alegaciones de Salud y Nutricionales, Mitos y Equivocaciones”.

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6. El consumidor y los alimentos funcionales La relación entre salud y alimentación ha adquirido gran importancia para la mayoría de la población. Por una parte es cada vez más evidente la conexión entre la alimentación del individuo y ciertas enfermedades, sobre todo de carácter crónico, como, por ejemplo, obesidad, diabetes, enfermedades cardiovasculares, hipertensión, cáncer, etc. También es importante destacar que los alimentos ya no son considerados por el consumidor sólo como fuentes de nutrientes y energía, sino que además tienen un papel destacado en la conservación y promoción de la salud. La aparición de los alimentos funcionales ha reforzado la tendencia a reconocer la importancia de la prevención sanitaria como medida fundamental para el ahorro del gasto sanitario y para la adquisición de un alto nivel de bienestar por parte de la población. Para el consumidor es de vital importancia que los productos alimenticios comercializados ofrezcan ante todo seguridad para su consumo. A este principio no escapan los alimentos funcionales, y por ello para su comercialización y venta se deben seguir todas aquellas pautas y los controles pertinentes que aseguren la calidad y la seguridad necesarias. En lo que se refiere al etiquetado nutricional, la regulación jurídica ha de ir acompañada de planes formativos que permitan que el consumidor haga uso de esta información de una manera eficaz. Los alimentos funcionales se han convertido en la base económica de muchas empresas. El mercado global de los alimentos funcionales se calcula en 47.600 millones de dólares. Estados Unidos lidera este mercado, con 18.250 millones, seguido por Europa, con 15.400 millones (destacan Alemania, con 5.590 millones, y Francia, con 3.370 millones), y por el país pionero en esta materia, Japón, con 11.800 millones. El sector con mayor inversión es el de las bebidas; a continuación se sitúan los de pan/cereales, comidas preparadas, lácteos, bocadillos y condimentos. Este inmenso mercado dispone de poderosas herramientas de marketing que pueden lesionar los intereses del consumidor. Los medios de comunicación, al publicitar y ofertar estos alimentos, desempeñan un papel decisivo en las tendencias de consumo. En este sentido, debería evitarse la publicidad engañosa y subliminal,

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cuyos fines son solamente el lucro y beneficio de las empresas. Uno de los retos planteados es lograr una mayor compenetración entre los científicos, las empresas y el Estado para dar una información correcta y veraz a la población. La legislación, sobre todo en lo que se refiere a alegaciones, es vital para la protección del consumidor. Pero al mismo tiempo son indispensables elementos de educación nutricional para lograr que la población pueda disfrutar de los beneficios de los alimentos funcionales dentro del marco de una dieta considerada en su conjunto y cuyo objetivo sea una nutrición óptima.

7. Desafíos y futuro de los alimentos funcionales La población del mundo desarrollado se enfrenta a problemas de salud pública muy concretos. Entre éstos habría que destacar dos que se encuentran estrechamente relacionados entre sí, como son el envejecimiento de la población y la prevalencia de las enfermedades crónicas. La estrategia para hacer frente a estos desafíos incluye diversas medidas de prevención, entre las que las nutricionales ocupan un lugar de primer orden. Los alimentos funcionales suponen una oportunidad, tanto para la industria de la alimentación como para el consumidor, para fomentar la salud a través de la nutrición, mejorando el estado de bienestar o reduciendo el riesgo de enfermar. Para ello es indispensable contar con un fundamento científico sólido que demuestre los efectos beneficiosos que se sugieren, sin olvidar en ningún momento que los alimentos funcionales tienen que ser siempre alimentos, y no comprimidos o pastillas, y que sus efectos han de alcanzarse en el marco de una dieta saludable. Dicho alimento debe, además, ejercer su efecto beneficioso con las cantidades que normalmente son consumidas en la dieta. De hecho, los alimentos funcionales constituyen un producto en la frontera entre los alimentos convencionales y los suplementos dietéticos. Sin embargo, el nivel óptimo recomendado de la ingesta de algunos nutrientes o ingredientes, en las diversas situaciones fisiológicas y patológicas en las que se encuentran indicados, todavía no está bien establecido. Asimismo, se precisa deter-


minar, si fuera el caso, las cantidades máximas tolerables de estos alimentos no asociadas a ningún efecto adverso. La investigación científica es la mejor garantía para regir la correcta dirección que debe tomar el desarrollo de los alimentos funcionales. Las alegaciones han de estar basadas en evidencias objetivas y apropiadas, fruto de investigaciones realizadas con los mejores estándares establecidos. La búsqueda de biomarcadores específicos y su validación en cada uno de los casos estudiados de funcionalidad de un alimento son uno de los mayores retos a los que se enfrentan los científicos. El desafío de optimizar la nutrición se presenta ante la humanidad no sólo como una innovación, sino como una necesidad. El conocimiento de los efectos nutricionales positivos sobre ciertas funciones ha abierto el camino a una nueva forma de entender la alimentación. Los beneficios sobre la salud que se pueden derivar del uso de los alimentos funcionales están siendo comprobados científicamente, pero la comunicación de forma sencilla de esta información -basada en la evidencia científica- a los consumidores es fundamental para lograr que los alimentos funcionales sean incorporados correctamente a la dieta en la búsqueda de una mejor salud. Las conclusiones se deben sustentar también mediante datos epidemiológicos que prueben la asociación entre la cantidad ingerida de un determinado ingrediente o nutriente y el efecto beneficioso que se le atribuye. Uno de los principales objetivos para

el estudio de los alimentos funcionales es identificar y validar marcadores biológicos para entender los mecanismos de interacción entre los componentes alimentarios y una función en particular. Asimismo es necesario identificar los factores genéticos y ambientales implicados, con objeto de conocer los verdaderos efectos de los alimentos funcionales y precisar la biodisponibilidad de esos nutrientes y componentes incluidos en dichos alimentos, así como para establecer quién puede conseguir los beneficios derivados de su consumo y cómo. Por todo ello, y con la finalidad de eliminar la gran controversia que existe alrededor de los alimentos funcionales y sus propiedades, es todavía necesaria una gran labor de investigación, tanto en animales de experimentación como en humanos, por parte de los profesionales inmersos en este campo. Finalmente, los estudios deberían ir enfocados no sólo a la acción particular de un determinado ingrediente, micronutriente o alimento funcional, sino que también es preciso tener en cuenta factores como su importancia dietética global, la cantidad y frecuencia de consumo, las posibles interacciones con otros constituyentes dietéticos, el impacto en las vías metabólicas y los posibles efectos adversos, como la alergia y la intolerancia. Bajo estas premisas, el objetivo primordial final es conseguir la “dieta funcional”, aquella que promueve la salud de un determinado individuo dadas sus características fisiológicas y/o patológicas específicas, para lo cual puede beneficiarse de la incorporación de uno o varios alimentos funcionales.

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8. Resumen  El consumo de alimentos funcionales es una de las posibles soluciones para compensar la falta de nutrientes provocada por la ingesta de una dieta desequilibrada, pobre y, en muchas ocasiones, monótona, tan común en nuestros días y con consecuencias graves para la salud pública.  El reto actual de los expertos en la materia es estudiar la relación entre un alimento, o uno de sus componentes, y la mejora del estado de salud o la disminución del riesgo de enfermar.  Los alimentos funcionales, que han de consumirse en cantidades normales, no pueden sustituir a la dieta habitual y no deben ser considerados una panacea. Si los alimentos funcionales se combinan con un estilo de vida sano pueden contribuir de forma positiva a mejorar la salud y el bienestar del individuo.  Aunque no existe una legislación europea propiamente dicha con respecto a los alimentos funcionales, ya se contempla en las regulaciones actuales de la UE. No obstante, en relación con los alimentos acerca de los que existen alegaciones sobre la salud y distintas funciones del organismo, es necesario tener en cuenta factores como su importancia dietética global, la cantidad y frecuencia de consumo, las posibles interacciones con otros constituyentes dietéticos, el impacto en las vías metabólicas y los posibles efectos adversos, como la alergia y la intolerancia.  Debido al gran desconocimiento por parte de la población en general, es vital ofrecer a los consumidores información científicamente validada sobre los beneficios que podría suponer para su salud el consumo de alimentos funcionales. Educar a la población en hábitos nutricionales saludables es uno de los mayores retos en la actualidad.

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9. Bibliografía Das UN. Long-chain polyunsaturated fatty acids interact with nitric oxide, superoxide anion, and transforming growth factorbeta to prevent human essential hypertension. Eur J Clin Nutr 2004 Feb; 58 (2): 195-203. Éste es un ejemplo de los últimos estudios que se están realizando acerca de las consecuencias positivas que pueden tener los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga sobre distintos problemas de salud. En este caso se estudia concretamente su posible efecto preventivo en el desarrollo de hipertensión en adultos. International Life Sciences Institute. ILSI Europe. FUFOSE: scientific concepts of functional foods in Europe. Consensus Document. Br J Nutr 1999; 81: 1-27. En este documento de consenso se establecen las bases científicas de los alimentos funcionales. El concepto de alimentos funcionales propuesto es uno de los de mayor aceptación en la actualidad. En el documento se describen con minuciosidad las funciones diana sobre las que actúan dichos alimentos. También se detallan las oportunidades de investigación en materia de alimentos funcionales, así como todos los aspectos tecnológicos implicados. Por último se revisa el concepto de alegaciones (claims), así como su clasificación. Koh-Banerjee P, Rimm EB. Whole grain consumption and weight gain: a review of the epidemiological evidence, potential mechanisms and opportunities for future research. Proc Nutr Soc 2003 Feb; 62 (1): 25-9. Este trabajo muestra cómo la ganancia de peso está influenciada por los distintos niveles hormonales y cómo hay componentes, como la fibra, que tienen un efecto directo sobre estos niveles, y éstos, a su vez, sobre la ganancia de peso. Lieberman HR. Nutrition, brain function and cognitive performance. Appetite 2003 Jun; 40 (3): 245-54. Esta revisión estudia el efecto que ejercen distintos componentes nutricionales sobre la función cognitiva, en especial algunos aminoácidos (triptófano, tirosina), la cafeína y determinados hidratos de carbono. En particular se observan los resultados sobre el estado de alerta, vigilancia y resistencia al estrés. López-Varela S, González-Gross M, Marcos A. Functional foods and the immune system: a review. Eur J Clin Nutr 2002 Aug; 56 (Suppl 3): S29-33. Este artículo revisa los efectos sobre el sistema inmunológico de algunos nutrientes y no nutrientes como componentes de distintos alimentos funcionales. Moore N, Chao C, Yang LP, Storm H, Oliva-Hemker M, Saavedra JM. Effects of fructo-oligosaccharide-supplemented infant cereal: a double-blind, randomized trial. Br J Nutr 2003; 90: 581-7. Éste es un ejemplo de los estudios que se están realizando con fórmulas infantiles para mejorar los efectos sobre distintas funciones del organismo relacionados con la administración de estas leches en bebés. Aquí se ha investigado la aceptación de los FOS por estos niños y su repercusión sobre el estreñimiento.

Prentice A, Bonjour JP, Branca F, Cooper C, Flynn A, Garabedian M, et al. PASSCLAIM-Bone health and osteoporosis. Eur J Nutr 2003 Mar; 42 (Suppl 1): I28 - 49. Este trabajo pretende establecer marcadores intermedios de impacto sobre la salud del hueso (osteoporosis) y debatir los niveles de evidencia que se requieren para sustentar las alegaciones de mejora de función o reducción del riesgo de enfermedad. Roberfroid M. Global view on functional foods: European perspectives. Br J Nutr 2002 Nov; 88 (Suppl 2): S133- 8. En este artículo, el prestigioso doctor Roberfroid actualiza, a la luz de los nuevos avances científicos, los conceptos emitidos en el año 1999 por el ILSI en el documento de consenso. Destaca, además, el análisis de la relación entre tecnología de los alimentos y el impacto que ésta tiene en el desarrollo de los alimentos funcionales. En general, todos los artículos de este suplemento del British Journal of Nutrition son altamente recomendables para entender mejor la ciencia de los alimentos funcionales. Roller M, Rechkemmer G, Watzl B. Prebiotic inulin enriched with oligofructose in combination with the probiotics Lactobacillus rhamnosus and Bifidobacterium lactis modulates intestinal immune functions in rats. J Nutr 2004 Jan; 134 (1): 153-6. Este trabajo se centra en el estudio del efecto sinérgico que puede tener la ingesta de prebióticos y probióticos partiendo de los efectos positivos ya demostrados de cada tipo, en concreto sobre el sistema inmunológico del individuo. Silveira Rodríguez M, Monereo Megías S, Molina Baena B. Alimentos funcionales y nutrición óptima. ¿Cerca o lejos? Rev Esp Salud Pública 2003; 77: 317-31. Este artículo de revisión abarca de forma actualizada los aspectos más importantes relativos a los alimentos funcionales. Se analizan los tipos de alimentos funcionales, sus acciones y objetivos. También se hacen comentarios sobre la legislación y el mercado de estos alimentos. Sloan E. The top ten functional food trends: the next generation. Food Technology 2002; 4: 32-57. La doctora Sloan efectúa un análisis sobre el mercado de los alimentos funcionales, indicando las cifras más relevantes de este negocio. El documento propone las 10 tendencias que liderarán el mercado, basándose en perfiles de ventas y en algunas características socioeconómicas de la población. Stark AH, Madar Z. Olive oil as a functional food: epidemiology and nutritional approaches. Nutr Rev 2002 Jun; 60 (6): 170-6. Revisión sobre los efectos beneficiosos que ejerce sobre la salud el aceite de oliva típico de la dieta mediterránea, de la cual España es ejemplo, teniendo en cuenta los componentes que presenta, como los ácidos monoinsaturados y los fitoquímicos. Uauy R, Hoffman DR, Mena P, Llanos A, Birch EE. Term infant studies of DHA and ARA supplementation on neurodevelopment: results of randomized controlled trials. J Pediatr 2003 Oct; 143 (Suppl 4): S17-25.

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Capítulo 2.16.


Otro de los componentes que se están estudiando con más relevancia dentro de las fórmulas infantiles es el de los ácidos grasos de cadena larga como suplemento para observar su efecto positivo en el neurodesarrollo de los niños. Aquí se presenta una revisión muy exhaustiva de este tipo de estudios. Van Ommen B. Nutrigenomics: exploiting systems biology in the nutrition and health areas. Nutrition 2004 Jan; 20 (1): 4-8. Puesta al día de la interesante relación entre el estudio de los genes y la nutrición, un campo nuevo a descubrir, denominado nutrigenómica. Se explica el papel de la nutrición sobre la modificación de los genes, de modo que en un futuro se podrían prevenir o tratar algunas patologías. Wildman REC (ed.). Handbook of nutraceuticals and functional foods. Florida: CRC Series in human nutrition. 2001. Este libro hace un repaso exhaustivo, en capítulos separados, de cada uno de los múltiples compuestos químicos presentes de forma natural en los alimentos y que están siendo investigados por sus propiedades biológicas en la prevención y el tratamiento de enfermedades y en la modulación de funciones biológicas específicas con relevancia para la salud.

10. Enlaces web  www.codexalimentarius.net/index_en.stm  europe.ilsi.org  www.eufic.org/gb/home/home.htm  www.efsa.eu.int/  www.europa.eu.int/comm/food/fs/gmo/gmo_index_en.html  www.europa.eu.int/comm/dgs/health_consumer/index_es.htm  www.eufic.org/sp/quickfacts/alimentos_funcionales.htm  www.nutrar.com/detalle.asp?ID=569

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2.17. Alimentos transgénicos

Ángel Gil Hernández María del Carmen López Martínez

Capítulo 2.17. Alimentos transgénicos 1. Introducción 2. Concepto y clasificación 3. DNA recombinante e ingeniería genética 3.1. Clonado molecular 3.2. Enzimas de restricción 3.3. Ligado de fragmentos de DNA 3.4. Otras enzimas de interés en la tecnología del rDNA 3.5. Vectores de clonación 3.6. Selección de rDNA 3.7. Librerías genómicas 3.8. Técnicas de visualización y cuantificación de fragmentos de ácidos nucleicos 4. Aplicaciones de la ingeniería genética en la producción de alimentos 4.1. Agricultura: plantas transgénicas 4.1.1. Obtención de plantas transgénicas 4.1.2. Aplicaciones de la ingeniería genética en agricultura 4.2. Industria alimentaria: microorganismos modificados genéticamente 4.2.1. Obtención de bacterias lácticas modificadas genéticamente 4.2.2. Aplicaciones de las bacterias lácticas modificadas genéticamente en la industria alimentaria 4.2.3. Otras bacterias 4.2.4. Obtención y aplicaciones de levaduras y hongos filamentosos modificados genéticamente 4.3. Producción animal: animales transgénicos 4.3.1. Obtención de animales transgénicos 4.3.2. Aplicaciones de los animales transgénicos 5. Comercialización de organismos modificados genéticamente o de productos que los contengan 5.1. Solicitud de autorización de comercialización de un alimento transgénico en el ámbito comunitario 5.1.1. Dictamen de la autoridad 5.1.2. Autorización

5.2. Normas legislativas en España 5.2.1. Informe de evaluación 5.2.2. Régimen de autorización 5.3. Etiquetado y trazabilidad de nuevos alimentos y de nuevos ingredientes alimentarios. Legislación en la Unión Europea 5.3.1. Etiquetado 5.3.2. Trazabilidad 6. Situación legislativa de los alimentos modificados genéticamente en EE UU. y últimos avances en la Unión Europea 7. Patentes biotecnológicas en Europa: nueva normativa 8. Legislación relevante sobre organismos modificados genéticamente 9. Resumen 10. Bibliografía 11. Enlaces web

Objetivos n Adquirir el concepto y profundizar en la clasificación de los alimentos transgénicos. n Entender el concepto de DNA recombinante y las principales técnicas moleculares utilizadas actualmente en la ingeniería genética. n Describir las bases de la obtención de plantas transgénicas y algunos ejemplos de aplicaciones de la ingeniería genética en agricultura. n Conocer las bases de las modificaciones genéticas de bacterias y otros microorganismos utilizados usualmente en la industria alimentaria mediante tecnología de DNA recombinante. n Entender los procesos y modalidades utilizados en la obtención de animales transgénicos. n Comprender los procedimientos utilizados para la clonación de animales. n Conocer el protocolo a seguir para solicitar la comercialización de los “nuevos alimentos”. n Aprender las aplicaciones de las normas vigentes sobre el etiquetado y la trazabilidad de nuevos alimentos e ingredientes en la UE. n Comparar la legislación vigente en EE UU con la de la UE en cuanto a la seguridad de los nuevos alimentos.

1. Introducción

L

os organismos modificados genéticamente (OMG) pueden definirse como organismos en los cuales el material genético (DNA) ha sido alterado de un modo artificial mediante tecnología de DNA recombinante o ingeniería genética. Ésta permite transferir genes seleccionados individuales de un organismo a otro, tanto entre especies relacionadas como entre especies distintas en la escala filogenética. Desde hace tres décadas se han desarrollado nuevos microorganismos, plantas y animales mediante técnicas de ingeniería genética que han permitido crear nuevos alimentos con nuevas propiedades. Así, se han desarrollado nuevas plantas con resistencia a insectos, virus o herbicidas, leguminosas con contenido mejorado de metionina o cereales con un mayor valor biológico de sus proteínas. También se han creado plantas de cuyas semillas se obtienen aceites con composición mejorada y frutos que presentan un retraso en la maduración, mejorando su textura o color. Por otra parte, se han generado nuevos microorganismos que pueden producir aditivos alimentarios tales como colorantes y edulcorantes, y se ha comenzado a modificar microorganismos útiles en los procesos fermentativos destinados a la producción de alimentos, especialmente levaduras, hongos filamentosos y bacterias lácticas. Estas nuevas biovariedades de microorganismos posibilitan no sólo el desarrollo de nuevos productos, sino también la prevención de pérdidas industriales al estar limitada la infección por fagos. Aunque el desarrollo de nuevos animales es más difícil y plantea problemas éticos, también se han desarrollado nuevas biovariedades de animales para mejora de la composición de la carne y de la leche, aumento de la calidad de la lana, etc., así como para producir proteínas con fines terapéuticos. Por otra parte, la clonación de animales de granja es un hecho y, aunque es un proceso aún muy complejo no exento de riesgos, especialmente en lo que se refiere a la disminución de la biodiversidad, en el futuro permitirá producciones de alimentos mayores y de mejor calidad. Desde el 18 de abril de 2004 es de plena aplicación, en todos los Estados miembros de la Unión Europea, la nueva regulación sobre trazabilidad y etiquetado de los OMG. La normativa establece que se indique la presencia de OMG en un producto cuando al menos el 0,9% de uno de sus ingredientes sea OMG o proceda de un OMG. Además, la normativa exige conocer con exactitud el origen y los detalles del proceso de los nuevos OMG o de los alimentos que los contienen. Todos estos alimentos han de pasar un proceso de evaluación complejo antes de llegar al consumidor, que incluye las características de los organismos donante y receptor, los genes insertados y expresados, la toxicidad y alergenicidad potencial, las consecuencias potenciales de la modificación, el impacto potencial en el medio ambiente, las características nutricionales, composición e inocuidad, las características agronómicas, la influencia de los tratamientos tecnológicos, los cambios potenciales en la ingesta y el impacto nutricional a largo plazo. 575

Capítulo 2.17.

Alimentos transgénicos

En el presente Capítulo se concreta el concepto de OMG y se describen brevemente las técnicas más usuales utilizadas en la tecnología del DNA recombinante. Asimismo, se describen las técnicas más comunes para la producción de microorganismos, plantas y animales transgénicos de interés en alimentación y se ofrecen varios ejemplos de interés. Por otra parte, se abordan los aspectos legales relacionados con la producción, comercialización, etiquetado y trazabilidad de los OMG, así como de su patentabilidad.

2. Concepto y clasificación Los alimentos transgénicos son alimentos diseñados para cubrir cualquier necesidad de mejora en los que se ha incorporado material genético distinto del original mediante técnicas de ingeniería genética. Según el derecho alimentario, se considera que se ha creado un “nuevo alimento” cuando se cumple alguno de estos tres requisitos: 1. Se trata de una materia prima nueva. 2. Representa una nueva tecnología de fabricación o de tratamiento. 3. Se establece un nuevo uso a un producto ya existente. Los alimentos obtenidos por modificación genética se consideran “nuevos alimentos” por pertenecer a una nueva tecnología de fabricación. El Reglamento (CE) n.º 258/97 del Parlamento Europeo y del Consejo de Europa clasifica los nuevos alimentos en seis categorías, quedando los alimentos transgénicos incluidos en dos de ellas: Clase 1. Alimentos e ingredientes alimentarios que contengan OMG o que consistan en dichos organismos, por ejemplo, bacterias de ácido láctico modificadas genéticamente (MG) en un yogur. Clase 2. Alimentos e ingredientes alimentarios producidos a partir de OMG, pero que no los contengan, por ejemplo, harina de maíz MG. La Recomendación de la Comisión de 29 de julio de 1997 realizaba una clasificación científica de los “nuevos alimentos” con miras a la “evaluación de su salubridad”, en la cual aparecían seis clases de nuevos alimentos, quedando los alimentos modificados genéticamente encuadrados en las clases 3, 4 y 5: Clase 3. Vegetales modificados genéticamente y sus productos.

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Clase 4. Animales modificados genéticamente y sus productos. Los productos obtenidos directamente a partir de animales MG (por ejemplo, huevos, leche) pueden consumirse transformados, o sin transformar. Clase 5. Microorganismos MG y sus productos. Esta clase incluye todos los nuevos alimentos que son microorganismos MG, o se producen a partir de los mismos. En las tres clases (3, 4 y 5), se incluyen, a su vez, dos subclases: • El vegetal, animal o microorganismo hospedador utilizado para la modificación genética tiene un historial de uso como alimento en la comunidad en condiciones de preparación e ingesta comparables. • El vegetal, animal o microorganismo hospedador utilizado para la modificación genética no tiene un historial de uso como alimento ni como fuente de alimento ni en la comunidad en condiciones de preparación e ingesta comparable. Por su parte, la Directiva 2001/18/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de Europa, de 12 de marzo de 2001, sobre la liberación intencional en el medio ambiente de organismos modificados genéticamente, definía el termino OMG como “el organismo, con excepción de los seres humanos, cuyo material genético haya sido modificado de una manera que no se produce naturalmente en el apareamiento ni en la recombinación natural”. En la Posición Común (CE) n.º 22/2003, aprobada por el Consejo el 17 de marzo de 2003, se define el organismo modificado genéticamente destinado a la alimentación humana como aquel OMG que puede utilizarse como alimento o como material de partida para la producción de alimentos. Se consideran alimentos modificados genéticamente a aquellos que contienen o están compuestos por OMG, o han sido producidos a partir de ellos. Producido a partir de OMG es el producto derivado total o parcialmente de OMG, pero sin contener o estar compuesto por OMG. Las técnicas de modificación genética incluyen: 1. Técnicas de recombinación del DNA, que incluyan la formación de combinaciones nuevas de material genético mediante la inserción de moléculas de ácido nucleico, obtenidas por cualquier medio fuera de un organismo, en un virus,

Á. Gil Hernández | M.ªC. López Martínez

plásmido bacteriano u otro vector y su incorporación a un organismo hospedador en el que no se encuentren de forma natural pero puedan seguir reproduciéndose. 2. Técnicas que suponen la incorporación directa en un organismo de material hereditario preparado fuera del organismo, incluidas la microinyección, la macroinyección y la microencapsulación. 3. Técnicas de fusión de células (incluida la fusión de protoplastos) o de hibridación en las que se formen células vivas con combinaciones nuevas de material genético hereditario mediante la fusión de dos o más células utilizando métodos que no se producen naturalmente.

3. DNA recombinante e ingeniería genética El aislamiento y manipulación del DNA, incluyendo la unión por los extremos de secuencias de oligonucleótidos de orígenes diversos (virus, microorganismos, plantas y animales) para construir nuevas moléculas quiméricas en una nueva secuencia independiente, es la esencia de la tecnología del DNA recombinante (rDNA). Esta tecnología supone la utilización de varios métodos que implican poder cortar las cadenas de DNA por lugares específicos mediante el uso de las denominadas enzimas de restricción y de DNA ligasas para unir segmentos de DNA de orígenes diferentes, y poder preparar, así, nuevas moléculas de DNA quiméricas. Por otra parte, las técnicas de clonado permiten amplificar el nuevo DNA heterólogo construido en vectores tales como plásmidos, fagos y otros virus modificados. Asimismo, la cuantificación, tanto de RNA como de DNA, puede hacerse gracias al uso de sondas de DNA; las técnicas de hibridación y de blotting (transferencia a papel de macromoléculas aisladas tras un proceso de separación por electroforesis en gel) permiten la visualización de fragmentos específicos de DNA, RNA o proteínas entre miles de moléculas contaminantes, utilizando sondas marcadas de DNA complementario (cDNA) o anticuerpos. Por otra parte, el uso de métodos químicos y enzimáticos automatizados posibilita la secuenciación de largos fragmentos de DNA, y la síntesis química automatizada la fabricación de oligonucleótidos con

una secuencia precisa. Además, la reacción en cadena de la polimerasa permite la amplificación de una secuencia determinada de DNA de forma muy sensible y selectiva. Existen varios métodos para producir rDNA, entre los que se cuentan la transformación, la introducción de fagos y la transformación no bacteriana. El primer paso en la transformación es seleccionar un fragmento de DNA para insertarlo en un vector de naturaleza plasmídica. El segundo paso es cortar ese segmento con una enzima de restricción y ligar el inserto en el vector utilizando DNA ligasa. Luego el vector es insertado en una célula huésped en un proceso denominado transformación; las células huésped deben prepararse especialmente para poder recibir el DNA foráneo. El inserto contiene un marcador seleccionable que permite la identificación de las moléculas recombinantes, por ejemplo, un gen de resistencia a antibióticos o un gen que codifica una enzima clave en la síntesis de un aminoácido (marcador auxotrófico). Cuando se utiliza un gen marcador de resistencia a un antibiótico, la célula portadora del rDNA crecerá en un medio de cultivo que contiene el antibiótico. Cuando se utiliza un marcador auxotrófico, por ejemplo, un aminoácido, la célula huésped es capaz de crecer en un medio de cultivo que no contiene dicho aminoácido. La introducción de fagos supone un proceso de transfección, equivalente al de la transformación, excepto que se utiliza un fago en lugar de un plásmido. En el caso de la transformación no bacteriana, en lugar de transformar bacterias, se transforman células de origen vegetal o animal mediante diferentes procesos como microinyección del DNA directamente en el núcleo o bombardeo con microproyectiles, tales como partículas de oro o tungsteno recubiertas con rDNA. El rDNA funciona cuando la célula transformada expresa la proteína o proteínas correspondientes a los genes presentes en él. Las proteínas recombinantes sólo se expresan en cantidades apreciables si además de los genes se incluyen toda una serie de señales adicionales que permiten la transcripción y la traducción, tales como los genes promotores, las secuencias génicas que permiten la unión de los mRNA a los ribosomas, las señales de terminación, etc. (ver Capítulos 1.6 y 1.7). A veces, se generan problemas si el gen recombinante contiene intrones o ciertas señales

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que actúan como terminadores en el huésped bacteriano. De esta forma, la proteína recombinante puede ser procesada o plegada incorrectamente o incluso ser degradada. La producción de proteínas recombinantes en los sistemas eucarióticos se lleva a cabo usualmente en levaduras y hongos filamentosos. El uso de células animales es difícil, debido al hecho de que muchas de ellas necesitan una superficie para crecer y tienen necesidades nutritivas múltiples. Sin embargo, algunas proteínas son demasiado complejas para poderse producir en bacterias y obligatoriaFigura 1. Obtención de DNA recombinante. mente tienen que utilizarse células eucarióticas. La tecnología del DNA recombinante se utiliza ma autónoma en una célula huésped utilizando sus para localizar genes en lugares específicos dentro de propios sistemas de control. De esta manera, se un genoma, para detectar alteraciones en la secuenpuede amplificar el DNA quimérico. cia de genes y para la detección de alteraciones géCualquier procedimiento de clonación tiene nicas que causan enfermedades, para la producción cuatro partes esenciales: de hormonas, vacunas y otras proteínas de interés a) Método de obtención de fragmentos de biológico y para la producción de OMG (microorgaDNA. nismos, plantas, células y animales transgénicos) que b) Unión del DNA a un vector y obtención del pueden dirigirse, además de a la producción de prorDNA. teínas específicas con fines terapéuticos y de diagc) Introducción del rDNA en un huésped. nóstico, a la producción de nuevos alimentos. d) Método de selección del clon que ha adquirido el rDNA. La Figura 1 ilustra el procedimiento general 3.1. Clonado molecular de obtención de rDNA, y la Figura 2 el de clonado de DNA. Un clon es una población de moléculas, bactePara la obtención de fragmentos de DNA se utirias, células o individuos idénticos que derivan de liza preferentemente la digestión con enzimas de un ancestro común. El clonado molecular permite restricción (ver apartado 3.2 de este mismo Capítula producción de gran número de moléculas idénlo), pero también se pueden obtener por ruptura ticas de DNA. Esta técnica se basa en el hecho de mecánica, síntesis de cDNA y síntesis química dique se pueden construir moléculas de DNA hírecta de oligonucleótidos. brido o quiméricas utilizando vectores de clonado, La unión al vector se lleva a cabo mediante litales como plásmidos, fagos, cósmidos o cromogación de extremos cohesivos, ligación de extresomas artificiales, que se pueden replicar de formos romos, encolado mediante homopolímeros o

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Figura 2. Procedimiento general de clonado de DNA.

empleo de moléculas espaciadoras, utilizando varias enzimas (ver apartados 3.3 y 3.4 de este mismo Capítulo). La introducción del rDNA se lleva cabo mediante procedimientos de transformación bacteriana con DNA plasmídico, transducción con fagos o cósmidos y, en el caso de células eucariotas, mediante transfección con vectores diversos (ver apartado 3.5 de este mismo Capítulo). La selección de los clones se realiza mediante métodos microbiológicos, inmunoquímicos y de hibridación con ácidos nucleicos.

3.2. Enzimas de restricción Ciertas endonucleasas, enzimas que cortan el DNA en secuencias específicas dentro de la molécula, en oposición a las exonucleasas que digieren los extremos terminales de las moléculas

de DNA, representan una herramienta clave en la tecnología del DNA recombinante. Estas enzimas, denominadas enzimas de restricción porque su presencia en una bacteria determinada restringe el crecimiento de virus bacteriófagos, cortan el DNA de cualquier origen en secuencias determinadas, al contrario de otras enzimas o métodos químicos o físicos que lo hacen al azar. Estas enzimas, en la naturaleza, protegen a la bacteria huésped de la infección por fagos impidiendo la replicación del DNA foráneo. Actualmente se conocen miles de estas enzimas, así como sus secuencias específicas de corte. Las enzimas de restricción están acompañadas en las células de otras enzimas que metilan el DNA del huésped, lo que impide la digestión por la propia enzima de restricción. Así, las metilasas específicas de sitio y las enzimas de restricción siempre están en las bacterias de forma apareada.

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Capítulo 2.17.


Tabla 1. ENZIMAS DE RESTRICCIÓN Y SECUENCIAS DE CORTE DEL DNA Endonucleasa

BamHI

BgIII

EcoRI

EcoRII

HindIII

HhaI

HpaI

MstII

PstI

TaqI

Secuencia de corte ↓ AGATCT TCTAGA ↑ ↓ AGATCT TCTAGA ↑ ↓ GAATTC CTTAAG ↑ ↓ CCTGG GGACC ↑ ↓ AAGCTT TTCGAA ↑ ↓ GCGC CGCG ↑ ↓ GTTAAC CAATTG ↑ ↓ CCTNAGG GGANTCC ↑ ↓ CTGCAG GACGTC ↑ ↓ TCGA AGTC ↑

Fuente bacteriana

Bacillus amyloliquefaciens H

Bacillus glolbigii

Escherichia coli RY13

Escherichia coli R245

Haemophilus influenzae Rd

Haemophilus haemolyticus

Haemophilus parainfluenzae

Microleus strain

Providentia stuartii 164

Thermus aquatus YTI

A: adenina; C: citosina; G: guanina; T: timina. Las flechas muestran el sitio de corte. Dependiendo del sitio de corte, se forman extremos romos (por ejemplo, HpaI) o extremos cohesivos (por ejemplo, BamHI).

Las enzimas de restricción se denominan mediante varias letras que hacen mención a la bacteria de la que proceden. Las tres primeras letras sirven para nombrar el género (primera letra) y la

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especie (segunda y tercera letras). Éstas pueden ir seguidas de una letra que designa la cepa y de un número romano que indica el orden del descubrimiento. Por ejemplo, EcoRI se ha obtenido de


la cepa R de Escherichia coli; BamHI de la cepa H de Bacillus amyloliquefaciens; EcoRII se obtuvo después de la EcoRI (Tabla 1). Cada enzima de restricción corta una secuencia específica de DNA de doble cadena de 4 a 7 pares de bases (bp), dando lugar a la aparición de extremos romos, como es el caso de EcoRII o HpaI, o de extremos solapantes o cohesivos, por ejemplo, BamHI. La Figura 3 (paneles A y B) muestra el mecanismo de acción de la enzima de restricción EcoRI. Teniendo en cuenta que el DNA está constituido por cuatro bases diferentes (A, C, G y T), una enzima de restricción que reconoce una secuencia de 4 bp corta una media de cada 44 (256 bp), y una que reconoce una secuencia de 6 bp corta cada 46 (4.096 bp). Por tanto, se puede elaborar en una determinada secuencia o fragmento de DNA un mapa de restricción utilizando varias enzimas. Los fragmentos producidos pueden aislarse por electroforesis en gel de agarosa o poliacrilamida, siendo este un paso esencial para la clonación.

3.3. Ligado de fragmentos de DNA

Figura 3. Paneles A y B: mecanismo de acción de una enzima de restricción (EcoRI).

El ligado de fragmentos con extremos cohesivos es teóricamente muy sencillo, ya que, después del apareamiento, la enzima ligasa une los fragmentos complementarios de los DNA heterólogos, dando lugar a la formación de una molécula de rDNA (Figura 4). Sin embargo, los extremos de un vector pueden reconectarse por sí mismos después del tratamiento con una enzima de restricción. Asimismo, también pueden aparearse formándose tandems heterogéneos. Para solucionar estos problemas se utiliza una enzima que origina extremos romos y se añaden

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Capítulo 2.17.


minación de los grupos fosfato 5’ antes del etiquetado con kinasas para prevenir la autoligación de fragmentos de DNA. La nucleasa BAL 31 degrada tanto el extremo 5’ como el 3’ de moléculas de DNA provocando el acortamiento progresivo de los fragmentos. La DNA ligasa cataliza la unión de fragmentos de DNA. La DNA polimerasa I, que sintetiza la formación de DNA de doble cadena a partir de una hebra simple de DNA que sirve como modelo, se utiliza para la síntesis de cDNA, la eliminación de mellas y la generación de extremos romos a partir de extremos cohesivos. La DNAasa I, bajo condiciones apropiadas, produce mellas en el DNA y se utiliza en el cartografiado de sitios hipersensibles del DNA y en el cartografiado de lugares de interacción del DNA con proteínas. Figura 4. Ligado de DNA heterólogo y formación de DNA recombinante. La λ exonucleasa, que elimina nucleótidos del extremo 5’, y la exonunuevas colas de polinucleótidos a los extremos 3’ cleasa II, que elimina nucleótidos del extremo 3’, con la enzima transferasa terminal. Por ejemplo, si se usan en la secuenciación del DNA. se añade poli-dG al extremo 3’ de un vector y poLa polinucleótido kinasa transfiere fosfali-dC al extremo 3’ del DNA foráneo solamente se tos terminales en posición γ desde el ATP hasta los aparearán entre sí. Este procedimiento se denomigrupos hidroxilo en 5’ del DNA o del RNA y se na encolado homopolimérico. utiliza en el marcado con 32P del DNA o RNA. También se pueden unir segmentos sintéticos de La transcriptasa inversa sintetiza DNA a DNA de doble cadena con extremos romos, que partir de RNA y se usa para sintetizar cDNA a parcontienen uno o más sitios específicos para enzitir de mRNA y para el cartografiado de regiones 5’ mas de restricción, denominados espaciadores o del RNA. polylinkers, a los extremos del DNA de cualquier La nucleasa S1, que degrada el DNA de cadefragmento, utilizando la ligasa procedente del bacna simple, se utiliza en la eliminación de bucles en teriófago T4. Esta técnica permite unir cualquier la síntesis de cDNA y en el cartografiado de las repar de extremos, aunque no existe control de la giones 5’ y 3’ del RNA. orientación de la inserción o del número de moléLa transferasa terminal añade nucleótidos culas apareadas consigo mismas. al extremo 3’ del DNA, generando colas homopoliméricas.

3.4. Otras enzimas de interés en la tecnología del rDNA

3.5.Vectores de clonación

En la tecnología del rDNA se utilizan otra serie de enzimas cuya función se detallará en diferentes apartados de este Capítulo. La fosfatasa alcalina que desfosforila los extremos 5’ del RNA y del DNA se utiliza para la eli-

Los plásmidos bacterianos son moléculas de DNA de doble cadena, pequeñas y circulares, cuya función natural más importante es conferir resistencia a antibióticos. Los plásmidos tienen varias propiedades que hacen que sean muy útiles como

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Figura 5. Características de los vectores de clonación. Se representa el plásmido pBR322 de E. coli con un origen de replicación, varios sitios de restricción únicos y dos marcadores de resistencia a antibióticos (ampicilina y tetraciclina).

Figura 6. Inserción de DNA extraño en un plásmido.

vectores de clonado. Están presentes en las bacterias como copias únicas o múltiples que se replican

independientemente del DNA bacteriano. Actualmente se conoce la secuencia completa de numerosos plásmidos, así como la localización precisa de los sitios de corte para diferentes enzimas de restricción y, por tanto, los lugares de inserción de DNA de otros organismos. Además, los plásmidos, al tener un tamaño muy distinto del cromosoma bacteriano, pueden aislarse con facilidad. La Figura 5 muestra el mapa de restricción del plásmido de E. coli pBR 322, y la Figura 6 la inserción de DNA extraño en un plásmido. Los fagos están constituidos usualmente por moléculas de DNA lineal, con varios sitios de corte para enzimas de restricción específicas en los cuales puede insertarse el DNA foráneo, empaquetadas en una cabeza proteica. El DNA quimérico formado puede recogerse después de que se complete el ciclo de lisis celular y se produzcan numerosas partículas infectivas. La ventaja de los fagos como vectores en el clonado molecular de DNA es que pueden aceptar fragmentos de DNA de hasta 10 a 20 kbp, mientras que los plásmidos pueden aceptar fragmentos de tan sólo 6 a 10 kbp. Los cósmidos son plásmidos que contienen unas secuencias específicas, denominadas cos, ne-

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cesarias para el empaquetamiento del DNA del fago λ dentro de la cabeza. Estos plásmidos combinan las ventajas de los propios plásmidos y de los fagos, ya que crecen dentro de la bacteria como plásmidos, pero pueden almacenar una cantidad mucho mayor de DNA dentro de la cabeza del fago, ya que la mayor parte del genoma del fago λ ha sido eliminado; usualmente los cósmidos pueden llevar insertos de hasta 50 kbp. Los cromosomas artificiales de levaduras (YAC: Yeast Artificial Chromosome) pueden llevar insertos mucho más grandes, ya que se trata de segmentos cromosómicos de levaduras, por tanto lineales, que contienen la región centromérica, siendo segregados de manera muy estable de acuerdo con patrones mendelianos. Los YAC permiten clonar segmentos de DNA desde > 40 kbp hasta cientos de kbp y la amplificación de grandes moléculas de DNA con un fondo genético simple. Para la inserción y expresión de cDNA en células de mamíferos se han desarrollado vectores específicos basados en virus eucarióticos, por ejemplo, adenovirus, que tienen genomas DNA, y retrovirus que tienen genomas RNA. Aunque estos vectores tienen limitaciones en cuanto a la longitud de los insertos, son capaces de infectar numerosos tipos celulares y permiten la expresión eficiente de genes complejos. Se conocen como vectores de expresión aquellos que permiten la expresión de uno o varios genes introducidos con el inserto de DNA. Estos vectores están construidos de manera que contienen promotores muy activos fácilmente inducibles, codones adecuados que permiten el inicio de la traducción en fase de los RNA correspondientes, señales para la terminación de la transcripción y de la traducción y señales para el procesamiento de las proteínas (ver Capítulos 1.6 y 1.7).

3.6. Selección de rDNA Todos los vectores llevan un marcador o propiedad genética seleccionable. Los vectores plasmídicos y los cósmidos llevan marcadores nutricionales o de resistencia a antibióticos u otros fármacos y, en el caso de los fagos, la formación de placas de lisis representa, en sí misma, la propiedad seleccionada. En el caso de los rDNA que

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llevan un vector plasmídico con marcadores de resistencia a antibióticos, la selección de las células clonadas se realiza utilizando medios de cultivo que llevan añadidos dichos antibióticos; en éstos sólo crecen las bacterias que llevan los plásmidos recombinantes. La inactivación por inserción del DNA foráneo de un marcador de resistencia a antibióticos o de un gen como la β-galactosidasa son ejemplos de cómo se puede seleccionar una población de recombinantes. Por ejemplo, si en el conocido vector plasmídico pBR322, que tiene como marcadores de resistencia los genes que codifican para la resistencia a la tetraciclina (tet) y la ampicilina (amp), se inserta un segmento de DNA foráneo mediante la utilización de la enzima de restricción PstI en el sitio único de restricción ubicado en amp, las bacterias que incorporen este rDNA serán resistentes a la tetraciclina pero sensibles a la ampicilina. La detección por técnicas inmunoquímicas de clones que sintetizan una nueva proteína es útil cuando se expresa un gen del DNA insertado, especialmente cuando el gen no confiere al huésped ninguna propiedad fácilmente seleccionable con otros métodos. Para utilizar esta técnica es necesario disponer del anticuerpo específico para la proteína. Respecto a los métodos de hibridación con ácidos nucleicos para la selección de recombinantes, el procedimiento para detectar secuencias determinadas de DNA en colonias transformadas por hibridación in situ con sondas radiactivas de DNA es el más utilizado. Este método es capaz de detectar una colonia positiva entre miles de negativas. Una gran ventaja de los métodos de hibridación es que no requieren la expresión de los genes insertados, y pueden aplicarse a cualquier secuencia, siempre que se disponga de la sonda adecuada.

3.7. Librerías genómicas La combinación de enzimas de restricción y de varios vectores de clonado permite el empaquetado del genoma completo de cualquier organismo. A la colección de clones recombinantes se le denomina librería genómica. Asimismo, una librería de cDNA comprende todos los cDNA complementarios de la población de mRNA presentes en un organismo o tejido determinado.


Las librerías genómicas se preparan por digestión parcial del DNA genómico utilizando una enzima de restricción, con objeto de generar fragmentos suficientemente largos de DNA de manera que contengan genes completos intactos. Estos fragmentos se reinsertan en vectores que permiten la inserción de fragmentos largos de DNA, como los YAC o los vectores basados en el bacteriófago de E. coli P1 (PAC). Para detectar la función de genes presentes en cDNA de las librerías genómicas se utilizan vectores de expresión, algunos de ellos con genes que codifican para inhibidores de proteasas, con lo que la producción de la proteína final aumenta. Las sondas marcadas con 32P o con una molécula fluorescente se utilizan para reconocer secuencias complementarias de cDNA en las librerías genómicas. Así, una sonda sintetizada a partir de un mRNA determinado puede servir para buscar un cDNA más largo en una librería de cDNA, o para buscar una secuencia complementaria en la región codificante de un gen en una librería genómica. Una técnica bastante usual para encontrar genes específicos consiste en tomar una secuencia corta de aminoácidos de una proteína y fabricar una sonda que contenga los codones correspondientes a esa secuencia de aminoácidos. Esta sonda, adecuadamente marcada, sirve para detectar dónde se encuentra el gen que codifica para esa proteína en una librería genómica.

3.8.Técnicas de visualización y cuantificación de fragmentos de ácidos nucleicos La visualización de fragmentos específicos de DNA, RNA o proteínas, entre miles de otras moléculas contaminantes, se realiza mediante técnicas de transferencia sobre papel denominadas genéricamente blot transfer. Los términos de Southern, Northern y Western aluden a los blots utilizados para cuantificar fragmentos de DNA, RNA y proteínas, respectivamente. Una cuarta técnica de hibridación denominada Southwestern se utiliza para examinar las interacciones entre proteínas y DNA. En cualquiera de las técnicas, el DNA, el RNA o las proteínas son sometidos a electroforesis en geles de agarosa o de poliacrilamida, y los fragmen-

tos se separan en función de la carga eléctrica y de su peso molecular. Posteriormente, se transfieren a filtros de nitrocelulosa o papel de nailon, obteniéndose réplicas exactas del patrón de moléculas separadas en el gel. A continuación, las moléculas son detectadas mediante el uso de sondas marcadas, para los ácidos nucleicos, o de anticuerpos específicos para las proteínas. La Figura 7 muestra el procedimiento de transferencia y visualización de un fragmento de DNA (Southern blot). La hibridación de colonias o hibridación en placa es un método por el cual se identifican y purifican clones específicos. Las bacterias se hacen crecer en una placa de agar cubierto con un papel de filtro de nitrocelulosa. Una parte de las células de cada colonia se adhieren al filtro y posteriormente, tras su fijación, se lisan y el DNA se hibrida con la sonda radiactiva, que se localiza mediante la exposición del filtro a un papel fotográfico. Apareando la mancha de la autorradiografía con la placa de agar se puede obtener la bacteria modificada genéticamente que lleva la secuencia correspondiente a la sonda. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR: Polymerase Chain Reaction) es un método para amplificar una secuencia determinada de DNA. Este método es muy sensible, selectivo y extremadamente rápido. La especificidad se basa en la utilización de dos oligonucleótidos iniciadores o primers que hibridan con secuencias complementarias de las dos cadenas del DNA en los extremos de la secuencia que se quiere amplificar. La muestra de DNA se calienta para separar las dos cadenas (desnaturalización); los iniciadores se unen al DNA y cada cadena se copia mediante la presencia de DNA polimerasa y desoxirribonucleótidos trifosfato, comenzando en el último nucleótido del iniciador y tomando como molde cada una de las dos cadenas. Ciclos repetidos de desnaturalización, apareamiento y extensión de los iniciadores dan lugar a la amplificación exponencial de segmentos de DNA de longitud determinada. Para impedir la desnaturalización de la DNA polimerasa en los ciclos de desnaturalización-renaturalización se utiliza una enzima de un organismo termofílico (Thermus aquatus) que se reproduce a temperaturas entre 70 y 80 ºC. La Figura 8 muestra un esquema del proceso de la PCR. Con el método de la PCR se amplifican secuencias desde 50 bp hasta 10 kbp y la utilización de

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Capítulo 2.17.


Figura 7. Transferencia y visualización de un fragmento de DNA por la técnica de Southern blot.

20 ciclos permite una amplificación del orden de 106, mientras que si se aplican 30 ciclos la amplificación es de 109. Este método se utiliza desde en la medicina forense hasta en la detección de agentes infecciosos, el diagnóstico prenatal, la detección de polimorfismos, el estudio de la evolución de organismos y la cuantificación de presencia de OMG en alimentos. Asimismo, mediante la variante de RT-PCR, que convierte mRNA en cDNA usando una transcriptasa inversa retroviral, permite cuantificar la cantidad de mRNA específico presente en cualquier muestra biológica. Además de los métodos clásicos manuales para la secuenciación del DNA, tanto enzimático, o de Sanger, como químico, o de Maxam y Gilbert, existen métodos automatizados que permiten la secuenciación de fragmentos de DNA, utilizando cuatro marcas fluorescentes de diferente longitud de onda, cada una de las cuales representa a un nucleótido diferente, que emite una señal específica

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tras la excitación con un rayo láser que se registra en un ordenador. Asimismo, la síntesis química de oligonucleótidos de hasta 100 unidades se lleva a cabo de forma rutinaria y automatizada en ciclos que tardan tan sólo unos minutos, lo que permite el diseño de sondas e iniciadores que son luego utilizados para los ensayos de hibridación, PCR, escaneado de librerías genómicas, etc.

4. Aplicaciones de la ingeniería genética en la producción de alimentos Actualmente la ingeniería genética se está aplicando a tres grandes áreas: 1. Agricultura. 2. Industria alimentaria. 3. Producción animal.


Figura 8. Reacción en cadena de la polimerasa. P: DNA polimerasa.

Para los agricultores, las posibles ventajas de la ingeniería genética suponen disponer de nuevos métodos de cultivo más sencillos, reducción de pérdidas de producción y plantas más adaptadas al entorno, menor contaminación por pesticidas y otros agentes nocivos, menor necesidad de aumentar la superficie de cultivo y avanzar hacia una agricultura más sostenible. Asimismo, para los ganaderos supone disponer de animales con mayor resistencia a las infecciones y disponer de productos de calidad nutricional mejorada. Por otra parte, para la industria alimentaria la disponibilidad de nuevas materias primas, tanto vegetales como animales, y de nuevos microorganismos con propiedades nuevas o mejoradas, supone poder mantener los procesos de innovación generando nuevos productos con indicaciones funcionales. Además, la mayor diversificación de las materias primas per-

mite una mejor adaptación de usos y procesos y la reducción de pérdidas asociadas a algunos procesos tecnológicos. Para los consumidores, los nuevos alimentos producidos con técnicas de ingeniería genética deben ofrecer la posibilidad de disponer de más alimentos a menor precio, menores riesgos de ingesta de pesticidas y para el medio ambiente, nuevos productos enriquecidos o empobrecidos en determinados componentes, y reducción de la contaminación por biorremediación. Para la sociedad en su conjunto, los nuevos procesos biotecnológicos dirigidos a la producción de nuevos alimentos deben suponer la evolución hacia un nuevo modelo de desarrollo tecnológico sostenible en el siglo XXI, basado en recursos renovables, y encaminado a la mejora de rendimientos que permita obtener un mismo nivel de producción con menor superficie cultivada

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Capítulo 2.17.


muy limitado porque la transferencia de genes a través de Agrobacterium es eficiente sólo en dicotiledóneas y porque la transfección de protoplastos, tanto de mono como de dicotiledóneas, requiere la capacidad de regenerar plantas a partir de una o de un pequeño número de células transfectadas. Sin embargo, la tecnología de regeneración y el cultivo de células vegetales se han desarrollado enormemente en los últimos años en un número elevado de especies que incluyen plantas herbáceas tales como Figura 9. Mecanismo de infección por Agrobacterium tumefaciens. los cereales, leguminosas, crucíferas, etc. Asio un volumen superior con la misma superficie, ademismo, se han desarrollado numerosos vectores más de representar un instrumento para hacer frenderivados de los plásmidos salvajes de Agrobactete al cambio climático. rium que tienen una elevada capacidad de transferencia de DNA en numerosas especies. Por otra parte, se han desarrollado sistemas eficientes de 4.1. Agricultura: transfección utilizando técnicas de microinyecplantas transgénicas ción de DNA plasmídico, tales como el uso de microproyectiles con pistolas que descargan par4.1.1. Obtención de tículas de tungsteno u otros materiales inertes plantas transgénicas recubiertas de rDNA. Para la obtención de plantas modificadas genéLa introducción de un gen extraño en la céluticamente se utilizan usualmente las bacterias A. la vegetal no es fácil, ya que estas células están cutumefaciens y A. rhizogenes que, de forma natural, biertas de una gruesa capa de celulosa y hemiprovocan en las raíces y cuello de las plantas supecelulosa, además de una línea central constituida riores gimnospermas y dicotiledóneas tumores depor pectina. Sin embargo, la obtención de plantas nominados agallas, originando una infección que es transgénicas es posible gracias a la transfección de debida a los plásmidos Ti (Figuras 9 y 10). Éstos protoplastos y a la utilización de vectores especiallevan varios genes que codifican para el catabolislizados procedentes de las bacterias Agrobacterium mo de opinas, unos derivados de aminoácidos que tumefaciens y Agrobacterium rhizogenes capaces de no se encuentran en el tejido normal y que sirven transferir DNA de diversos orígenes mediante un de marcadores de selección, un segmento denoproceso similar a la conjugación, así como a la utiliminado T-DNA flanqueado por dos secuencias de zación de ciertos virus de origen vegetal, especialinserción o transposones (TL y TR) que determina mente caulimovirus y geminivirus. la inserción del vector en diversos lugares de los Inicialmente el rango de especies disponibles cromosomas de la planta y que lleva varios genes para la producción de plantas transgénicas era responsables de la síntesis de opinas y otros genes

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Figura 10. Sistema de transformación genética con plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens.

Figura 11. Mapas génicos de dos plásmidos Ti responsables de la síntesis de octopina y nopalina en las agallas de plantas.

responsables de la tumorogenicidad y del fenotipo de la agalla, y una región denominada vir que codifica para una endonucleasa y que posibilita la transferencia del plásmido desde la bacteria a la planta o a otras bacterias en un proceso muy similar al de la conjugación bacteriana. La Figura 11 muestra un esquema de dos plásmidos Ti.

Para evitar que se desarrollen tumores en las plantas transformadas se han desarrollado vectores Ti y Ri atenuados o desarmados, a los cuales se les han eliminado por deleción la mayor parte de los genes del segmento T-DNA y con ello los genes responsables de la síntesis de opinas y de la tumorogenicidad, conservando empero las secuencias de in-

589

Capítulo 2.17.


serción. Asimismo, se han obtenido nuevos vectores por fusión de plásmidos conocidos de otras bacterias y de plásmidos Ti, con lo que se han obtenido diversos vectores con marcadores seleccionables. Por ejemplo, el plásmido pGV3850 está constituido por genes del plásmido de E. coli pBR322, que tiene un gen marcador de resistencia a ampicilina y sitios de restricción únicos, y por un plásmido Ti desarmado que conserva las regiones de inserción TL y TR y los genes vir, además del promotor de la nopalina sintasa acoplado a un gen que codifica para la neomicina fosfotransferasa, que confiere resistencia a los antibióticos kanamicina y G418, o para la dihidrofolato reductasa bacteriana, que confiere resistencia al metotrexato. La existencia de lugares de restricción únicos en estos plásmidos modificados permite la inserción de genes procedentes de otras especies bacterianas, vegetales o animales. Por otra parte, se han desarrollado vectores denominados binarios, mucho más pequeños que los vectores Ti, que incluyen regiones con sitios de restricción únicos y la región límite del segmento TL (región miniTi). Estos vectores binarios permiten la inserción de segmentos de DNA foráneo mucho mayores que los vectores habituales. En los últimos años se han desarrollado nuevos vectores de plantas basados en virus del tipo de los caulimovirus y geminivirus, como el virus del mosaico de la coliflor y el virus rayado del maíz. Estos vectores son útiles en la obtención de plantas monocotiledóneas transgénicas porque se adsorben e infectan las células de plantas intactas y la cantidad de virus producidos es muy elevada, lo que permite la expresión elevada de proteínas procedentes de genes recombinantes. Además, algunos virus son sistémicos, es decir se distribuyen a toda la planta a través de su sistema vascular. Estos virus conducen a la infección masiva, deletérea para la planta, pero que permite la expresión de una proteína de interés, o a la infección sistémica menos virulenta, que permite el cultivo y la expresión de la proteína. Las plantas con actividad aumentada de una enzima de interés usualmente se consiguen colocando el gen bajo el control de un gen promotor muy activo. Sin embargo, la reducción de la actividad de una enzima se logra por silenciamiento génico mediante dos técnicas fundamentales: RNA antisentido y cosupresión. En el primer método se inserta un gen en dirección 3’-5’, con lo que el RNA producido se hibrida con el del gen normal (5’-3’), dan-

590

do lugar, en la mayoría de las ocasiones, a un RNA “dúplex” que no puede ser traducido. En la técnica de cosupresión se inserta un gen similar al presente en la planta bajo el control de un promotor fuerte en el sentido correcto; la mayoría de las plantas sobreexpresan dicho gen, pero unas pocas, alrededor del 1%, muestran una reducción significativa e incluso inhibición de la expresión como resultado de un proceso de regulación génica de defensa frente a la producción de cantidades elevadas de mRNA. Esta característica se transmite de forma estable a la descendencia, de manera que una vez obtenida una planta que muestra cosupresión se pueden obtener clones de manera indefinida. Tanto en la técnica del RNA antisentido como en la de cosupresión se necesita insertar un gen que tenga una elevada homología con el de la planta, al menos del 70%, y tienen la ventaja frente a las técnicas de mutagénesis, utilizadas clásicamente para obtener nuevas variedades de plantas, de que el silenciamiento génico se puede restringir a un solo tejido u órgano de la planta, por ejemplo, las semillas, sin que se afecte la composición del resto de la planta. Esto se consigue colocando el gen insertado bajo el control transcripcional de un promotor específico de un gen de tejido.

4.1.2. Aplicaciones de la ingeniería genética en agricultura La Tabla 2 resume las aplicaciones de la ingeniería genética en la obtención de nuevos cultivos. El primer alimento transgénico con un gen “extraño”, el tomate Flavr Savr para el consumo humano directo, se autorizó para su comercialización el 18 de mayo de 1994 por la Food and Drug Administration (FDA) de los EE UU. Este tomate ha sido modificado para reducir el ablandamiento que se produce durante el almacenamiento. Esto se consigue bloqueando los genes que codifican las poligalacturonasas (enzimas hidrolíticas de las pectinas), las cuales degradan la pared vegetal, producen el ablandamiento del fruto y propician la síntesis de los pigmentos, que modifican el color de verde a rojo. El bloqueo génico se realiza mediante la técnica del mRNA antisentido, y el tomate así conseguido posee una reducción del 90% en la enzima hidrolítica.


Tabla 2. APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA EN LA OBTENCIÓN DE NUEVOS CULTIVOS • Introducción de genes que confieren resistencia a insectos: - Genes de origen bacteriano (B. thuringiensis) - Genes que codifican otros inhibidores de proteasas • Introducción de genes detoxificantes de herbicidas • Introducción de genes que protegen de infecciones víricas • Introducción de genes para el control del proceso de maduración • Introducción de genes para la síntesis específica de lípidos

Tabla 3. MECANISMO DE ACCIÓN DE HERBICIDAS Y MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE PLANTAS RESISTENTES A HERBICIDAS Herbicida

Vía inhibida

Enzima

Base de resistencia

Glifosato

Biosíntesis de AA aromáticos

5-enoil-piruvato shikimato-3P-sintasa (EPSPS)

• Expresión elevada del gen EPSPS

Gln sintasa (GS)

• Expresión elevada de GS

Fosfinotricina

Biosíntesis de Gln

• Introducción del gen aroA de bacterias resistentes

• Introducción del gen bar Sulfonilurea

Biosíntesis de AA ramificados

Otro alimento disponible es la soja Roundup Ready (RRS), que presenta resistencia al herbicida Roundup. El Roundup es el herbicida de amplio espectro más vendido en el mundo, cuyo principio activo es el glifosato Su base química es la N-fosfometilglicina, que inhibe la acción de la enzima 5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato sintetasa, que participa en la síntesis de los aminoácidos aromáticos. La soja Roundup Ready es resistente a dicho herbicida y, por consiguiente, puede tratarse con glifosato (que sólo afectará el crecimiento de otras plantas herbáceas). La importación de este tipo de soja, cuyo empleo es similar al de la planta normal, está permitida por numerosos países incluida la Unión Europea (UE). Basándose en la misma tecnología, se han diseñado varias plantas resistentes a otros herbicidas, como la fosfinotricina y la sulfonilurea (Tabla 3). Actualmente, el único producto MG que se puede sembrar en España con fines comerciales es el

Acetolactato sintasa (ALS)

• Introducción de un gen ALS mutante

maíz. De las variedades autorizadas (“Jordi” y “Compa”), sólo está comercializada la “Compa”, por resistir al taladro (insecto endémico de algunas zonas que daña las cosechas, originando pérdidas de aproximadamente un 30%). Se conoce a esta variedad como “maíz Bt”, y se defiende del taladro debido a que se le han insertado tres genes: el principal incorpora el gen de la endotoxina Bt (Bacillus thuringiensis) que, introducido en las semillas del maíz, proporciona nuevas plantas con acción insecticida en las hojas y en el tallo, al unirse a receptores específicos en el tubo digestivo del insecto, interceptando su proceso de alimentación y produciendo la muerte de los gusanos que las atacan. Además, contiene un gen marcador (el de la β-lactamasa) que le confiere resistencia al antibiótico ampicilina, y otro que le da resistencia al herbicida glifosato. La Figura 12 muestra el procedimiento de obtención de una planta resistente a insectos por inserción de la endotoxina Bt.

591

Capítulo 2.17.


Figura 12. Obtención de una planta de algodón resistente a la acción de los insectos por expresión de la endotoxina Bt de Bacillus thuringiensis.

592

Entre los alimentos fabricados con maíz transgénico se encuentran los siguientes: aceites (margarina, aceite de mesa y para la fritura de patatas “chips”); edulcorantes (bebidas de frutas, muesli y helados); almidón (pastelería, bombones y salsas de asados), y maíz molido (harina, polenta y copos de maíz). Se están experimentando técnicas de ingeniería genética para prevenir problemas de inocuidad de los alimentos. Por ejemplo, en el maíz Bt se ha encontrado que, además de las propiedades antes mencionadas, es resistente a los ataques de los hongos productores de toxinas y concretamente a los productores de micotoxinas, que son carcinógenas, lo cual representa un gran éxito. Durante los últimos años se han desarrollado en Alemania técnicas biotecnológicas para proteger las patatas de la infección por el hongo Penicillium infestans. Las vides se preservan del ataque de este hongo, produciendo como respuesta a dicha infección resveratrol, que es una fitoalexina con potencialidad de producir efectos antibióticos. La síntesis del resveratrol se debe a la enzima estilbeno sintasa, por lo que las patatas transgénicas que portan el gen que codifica dicha enzima producen resveratrol y por lo tanto son resistentes a la citada infección. También se pueden aplicar técnicas biotecnológicas para mejorar algunas características nutricionales de los vegetales, como es el caso del aumento del valor biológico de las proteínas de cereales (deficientes en lisina, treonina y triptófano) o de leguminosas (deficientes en metionina), expresando el gen o los genes necesarios para la biosíntesis


Tabla 4. CONTENIDO DE ÁCIDOS GRASOS DEL ACEITE DE GIRASOL CONVENCIONAL Y DEL GIRASOL MODIFICADO GENÉTICAMENTE POR INTRODUCCIÓN DEL GEN DE LA Δ-9 ÁCIDO GRASO DESATURASA Ácido graso

Ácido palmítico (16:0) Ácido esteárico (18:0) Ácido oleico (18:1 n-9) Ácido linoleico (18:2 n-6)

Girasol convencional

5,5 6,0 23 64

de dichos aminoácidos, y obteniendo plantas transgénicas con un contenido elevado de nutrientes. La nuez de Brasil tiene una proteína muy rica en metionina, y el gen correspondiente se puede transferir a leguminosas para obtener plantas con propiedades nutricionales mejoradas. Se ha llevado a cabo con fines experimentales la obtención de leguminosas transgénicas ricas en metionina, pero no se pueden cultivar porque sus frutos son más alergénicos que los correspondientes no transformados. Con respecto a los aceites vegetales, la mayoría se obtienen de semillas, como es el caso del girasol, maíz, soja y colza, o del mesocarpio de los frutos, como ocurre en la palma y la oliva. Estos aceites presentan una composición diferente, según las plantas de procedencia. Actualmente, las especies utilizadas para producir aceites de composición determinada a través de manipulación génica son únicamente las plantas con semillas oleaginosas. La disponibilidad de genes relacionados con la biosíntesis de ácidos grasos es elevada. Así, se dispone de genes de levaduras y de animales que codifican las tres desaturasas (-9, -12 y -15), necesarias para introducir los dobles enlaces en la formación de los ácidos linoleico (18:2 n-6) y linolénico (18:3 n-3) en las plantas. Asimismo, recientemente se han aislado los genes que codifican para las -6 y -5 desaturasas de animales y de algunas algas cianofíceas, lo que permitirá obtener aceites con contenido específico de otros ácidos grasos poliinsaturados, como el ácido araquidónico (20:4 n-6) y el eicosapentaenoico (20:5 n-3), de interés nutricional muy elevado (ver Capítulo 1.13). Es necesario señalar que las desaturasas de plantas ejercen su acción en los plastidios, mientras que las desaturasas de levaduras y animales lo hacen en el retículo endoplásmico, por lo que la expresión de estas últimas permite la formación de ácidos

Girasol “alto oleico”

3,5-5,5 3,0-6,0 80-82 8-10

grasos insaturados a partir de estearato, pudiéndose incorporar a los triglicéridos. Además, se han clonado los genes que codifican las enzimas de conversión del palmitato a estearato, β-ceto-acil-ACP sintasa (KAS), y de varias tioesterasas, que permiten la incorporación de ácidos grasos de cadena corta y media a los triglicéridos antes de que su elongación continúe. Se pueden obtener plantas con contenido reducido de ácidos grasos saturados o con una proporción diferente de los mismos. Así, aumentando la expresión de KAS se ha conseguido aumentar la proporción de estearato a palmitato en la soja. Desde el punto de vista nutricional, interesa lograr aceites con contenidos elevados de ácido oleico, lo que se consigue expresando genes de levaduras o animales que codifican para diferentes desaturasas. Esta técnica se ha aplicado en diferentes plantas oleaginosas. Un ejemplo es el aceite de girasol “alto oleico”, cuyas características diferenciales con respecto al convencional se exponen en la Tabla 4. Por otra parte, por cosupresión de la -12 desaturasa, o de esta enzima y de la -15 desaturasa, se puede limitar la formación de ácidos linoleico y linolénico en la soja y en la colza (Canola Westar), produciéndose aceites con un mayor contenido de ácido oleico y menor de ácidos grasos poliinsaturados, con lo que se mejoran las propiedades nutricionales y se limita la oxidación, aumentando su rendimiento en procesos de fritura (Tabla 5). En 1998 se sembraron en los EE UU 80.000 acres (32.376 hectáreas) de soja transgénica de alto contenido en oleico para llevar a cabo un ensayo a gran escala y evaluar las posibilidades comerciales. Otra de las posibilidades de la ingeniería genética de plantas es la obtención de plantas que produzcan aceites con triglicéridos estructurados. El árbol denominado “bahía de California” tiene un gen que codifica para una tioesterasa con elevada afinidad para los

593

Capítulo 2.17.


Tabla 5. COMPOSICIÓN DE ÁCIDOS GRASOS DE PLANTAS TRANSGÉNICAS DE ACEITE DE SOJA Y DE CANOLA WESTAR OBTENIDAS POR COSUPRESIÓN DE GENES DE ÁCIDO GRASO DESATURASAS Ácidos grasos

Soja

Canola Westar

Línea

16:0

18:0

Control

11,3

3,8

21

Transgénica por cosupresión Δ-12 desaturasa

8,0

4,3

76,1

Control

3,9

1,8


3,8


3,8

ácidos grasos de cadena media. La inserción de este gen en plantas de colza ha permitido obtener triglicéridos con un contenido de hasta el 65% de ácido láurico (12:0) en sus semillas. Estas plantas están comercializadas en los EE UU desde 1997 y, como en ellas existe un elevado grado de especificidad para la introducción de un ácido graso insaturado en la posición sn2 del triglicérido, se producen lípidos estructurados cuya composición es 12:0/18: n/12:0. Estos lípidos se están utilizando con éxito en la fabricación de cubiertas de confitería y en pastelería. Recientemente, se han aislado los genes de otras tioesterasas del género Cuphea que codifican para la liberación de ácido caprílico (8:0) y cáprico (10:0), que se han insertado en varias variedades de colza del tipo de la canola para producir triglicéridos de cadena media. Por otra parte, existe un elevado interés en aumentar la cantidad de α-tocoferol en algunos aceites con objeto de mejorar sus propiedades antioxidantes. Así, se ha insertado el gen que codifica para la conversión de γ- en α-tocoferol de Arabidopsis thaliana en la soja, produciéndose un 80% de los tocoferoles en esta última forma, sin reducción en su contenido total. En el caso de los hidratos de carbono de reserva, el más abundante en los vegetales es el almidón, formado por la unión de dos tipos de moléculas: amilosa y amilopectina, siendo muy variable su contenido de

594

18:1 n-9

18:2 n-6 55

18:3 n-3 8,9

2,5

8,1

68

18,9

6,9

3,0

83

6,3

4,0

1,6

69

21,3

1,4

unas plantas a otras. La amilosa es la responsable de la características reológicas del almidón durante su procesamiento hidrotérmico. Se han podido conseguir patatas transgénicas con un almidón con elevado contenido de amilopectina, mediante un gen antisentido que reduce la síntesis de amilosa. Con estas patatas se obtienen purés más estables. También se han podido conseguir patatas que absorben menos aceite durante la fritura, con un contenido elevado de almidón total, aumentando la enzima ADP glucosa pirofosforilasa que interviene en el proceso de síntesis. En patatas se ha expresado el gen que codifica la taumatina y en tomates la monelina, ambos genes procedentes de la bacteria Thaumatococcus danielli, consiguiendo variedades con sabor dulce, debido a que ambas proteínas son edulcorantes naturales de un potente dulzor, que se encuentran presentes en plantas tropicales. La carencia de vitamina A está muy extendida en los países en vías de desarrollo, y esto puede ser causa de morbilidad y ceguera. Recientemente, el arroz se ha sometido a un proceso de ingeniería genética insertándole genes de narciso Erwinia y de bacterias productoras de enzimas que hacen que los granos de arroz produzcan β-caroteno, precursor de la vitamina A en el organismo. Un grupo de investigación de las universidades de Córdoba y Málaga ha aislado el gen que codifica una


Tabla 6. GENES, ORGANISMOS FUENTE Y CARACTERÍSTICAS CONFERIDAS A LAS PLANTAS TRANSFORMADAS CON DICHOS GENES Gen

Organismo fuente

Característica conferida a la planta transgénica

• λ-endotoxina

• Bacillus thuringiensis

• Resistencia a insectos

• Inhibidores de proteinasa

• Varias leguminosas

• Resistencia a insectos

• Quitinasa

• Arroz

• Resistencia fúngica

• Glucanasa

• Alfalfa


• Proteína inactivadora de los ribosomas

• Cebada


• Ornitina carbamoil transferasa

• Pseudomonas syringe

• Resistencia bacteriana

• Proteínas de la cubierta de virus

• Varios virus

• Resistencia a virus

• RNA satélite

• Varios virus


• 2’-5’-oligoadenilato sintetasa

• Varios virus


• Forma mutante de la 5-fosfoenolpirúvicoshikímico-3-fosfato sintasa

• Salmonella typhimurium

• Resistencia a herbicidas

• Fosfinotricina acetil transferasa

• Streptomyces hygroscopicus

• Resistencia a herbicidas

• Ribonucleasa

• Bacillus amyloliquefaciens

• Esterilidad de machos

• Proteína rica en metionina

• Nuez de Brasil

• Contenido mejorado de metionina

• Taumatina

• Thaumatococcus danielli

• Dulzor

• Monelina

• Thaumatococcus danielli

• Dulzor

• Estearoil-CoA desaturasa

• Rata

• Contenido elevado de ácidos grasos monoinsaturados

enzima de la fresa que convierte el ácido D-galacturónico en vitamina C; la sobreexpresión del mismo en una planta modelo produjo un aumento del contenido de vitamina C por un factor de dos a tres veces con respecto a su nivel inicial, lo que abre perspectivas alentadoras sobre la concentración de esta vitamina. También se ha experimentado la obtención de alimentos con mayor aprovechamiento del hierro de los suelos. Así, en mayo de 2001 se ha publicado la obtención de un arroz transgénico resistente a la carencia de hierro, problema muy frecuente en suelos de cultivo y que disminuye su productividad. Lo han conseguido introduciendo dos genes de cebada que catalizan la producción de ácido desoximugineico, logrando que las plantas lo produzcan en cantidad y que el arroz aproveche mejor el hierro del suelo. Estas técnicas se pueden aplicar a fin de aumentar la protección de los vegetales frente a determinados factores externos. Es el caso de productos ve-

getales que no resisten las bajas temperaturas y en los que se han ensayado transgénicos introduciéndoles el gen que codifica la proteína anticongelante de la platija ártica, un pescado que vive en aguas heladas. Se ha intentado con fresas, con lo cual se puede observar cómo en este caso se han mezclado especies tan alejadas como un pez y una planta. Por otro lado, se están realizando investigaciones para obtener vegetales resistentes a suelos hipersalinos, introduciéndoles un gen de la bacteria Escherichia coli, que es capaz de codificar la enzima manitol-1-fosfatodeshidrogenasa. Así, las plantas pueden acumular manitol en sus tejidos a fin de poder resistir las altas concentraciones de sal. Además, se están desarrollando plantas capaces de captar el monóxido de carbono y el óxido nítrico procedentes de la combustión, para mejorar el medio ambiente. Por otra parte, se están desarrollando nuevas plantas que expresan antígenos específicos, por

595

Capítulo 2.17.


Tabla 7. GENES CUYA EXPRESIÓN SE HA SUPRIMIDO TOTAL O PARCIALMENTE CON TÉCNICAS DE RNA ANTISENTIDO O COSUPRESIÓN Y EFECTOS CONSEGUIDOS SOBRE LA PLANTA Gen

Característica conferida a la planta

Poligalacturonasa

Retraso en el deterioro de la fruta

Polifenol oxidasa

Prevención del pardeamiento enzimático

Sintasa de almidón

Reducción del contenido de almidón

Chalcona sintasa

Modificación del color de las flores

ejemplo el antígeno del virus de la poliomielitis en plátanos, o el antígeno mayoritario de la superficie del virus de la hepatitis B (HBsAg) en plantas de lechuga y patatas, o la proteína F del virus respiratorio sincicial en tomates, con lo que la ingesta directa de estos frutos puede utilizarse en la vacunación oral frente a diversas enfermedades. La Tabla 6 muestra un resumen de los genes insertados en plantas y de las nuevas características conferidas. Asimismo, la Tabla 7 muestra una relación de genes cuya expresión se ha suprimido total o parcialmente con introducción de genes antisentido o cosupresión, y los efectos conseguidos sobre la planta.

4.2. Industria alimentaria: microorganismos modificados genéticamente La ingeniería genética también se aplica para mejorar los microorganismos utilizados en la elaboración de productos lácteos fermentados, tales como leches acificadas y quesos, y en otros procesos de fermentación tales como la panificación, la producción de cerveza y de vino.

4.2.1. Obtención de bacterias lácticas modificadas genéticamente La utilización de E. coli como huésped de genes clonados procedentes tanto de organismos procariotas como de eucariotas tiene numerosas ventajas. Sin embargo, E. coli no es una bacteria útil en la industria alimentaria. Las bacterias utilizadas en la alimentación son fundamentalmente bacterias del ácido

596

láctico (BAL) que incluyen los géneros Bifidobacterium, Enterococcus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Propionibacterium y Streptococcus, utilizadas en los procesos de fermentación de leche y derivados lácteos, así como en la elaboración de chacinas y encurtidos, y algunos otros géneros como Micrococcus y Bacillus, utilizados preferentemente para la producción de exoenzimas. El clonado en estos organismos presenta una serie de problemas. Muchos de ellos, como las BAL, no pueden transformarse por los procedimientos habituales y es necesario recurrir a la electroporación (aplicación de impulsos eléctricos pulsantes) o a la transformación de protoplastos o esferoplastos en presencia de polietilenglicol (PEG), con regeneración subsiguiente de la pared celular. En otras ocasiones, no tiene lugar la replicación del plásmido o no se expresa el marcador de selección. Por otra parte, se puede presentar inestabilidad estructural y segregacional de los plásmidos, descendiendo el número de plásmidos al aumentar el tamaño del DNA insertado y alterando su estructura por la presencia de sistemas de restricción endógenos que cortan el DNA extraño. Esto se soluciona usualmente utilizando plásmidos indígenas, pero a menudo son demasiado grandes y es necesario desarrollar nuevos vectores bi o trifuncionales híbridos de E. coli y de otras bacterias Gram-positivas como S. aureus, conjuntamente con plásmidos crípticos de BAL o Bacillus. Por otra parte, los vectores de expresión desarrollados para E. coli usualmente no se pueden utilizar con las BAL o el género Bacillus, y hay que utilizar vectores específicos. Existen varios plásmidos salvajes presentes en las bacterias lácticas que se utilizan para la ob-


Tabla 8. FUNCIONES DE LOS PRINCIPALES PLÁSMIDOS SALVAJES DE LAS BACTERIAS LÁCTICAS • Fermentación de lactosa - Plásmidos de 17-50 kbp que codifican un sistema fosfotransferasa dependiente de PEP • Actividad proteinasa - Plásmidos del género Lactococcus que codifican una proteína con homología subtilisina • Utilización de citrato - Plásmidos de L. lactis spp. dyacetilactis de 8,7 kbp que codifican una permeasa para citrato • Productores de bacteriocinas - Plásmido conjugativo de L. lactis spp. cremoris, productor de diplococina - Plásmido p9B46 con actividad bactericida frente a Clostridium spp. - Plásmido pNP2 de L. lactis spp. diacetylactis con genes de resistencia a nisina • Resistencia a fagos - Plásmidos que codifican un sistema de restricción-metilación y un sistema abortivo de infección fágica termosensible - Adsorción reducida de fagos (pME0030 de L. lactis) - Plásmidos de L. lactis spp. cremoris de 15,8 kbp (pME100) que aumentan la sensibilidad a la restricción para el fago c2 (plásmidos pIL1 a pIL9 de L. lactis spp. lactis) • Otros fenotipos - Plásmidos que confieren resistencia a la luz ultravioleta - Plásmidos que dan lugar a la aparición de cepas mucoides

tención de nuevos vectores de amplio rango de huésped. Entre ellos, el plásmido lactosa, presente en una elevada proporción de cepas de Lc. lactis, codifica para un sistema fosfotransferasa dependiente de fosfoenolpiruvato, que permite la utilización metabólica eficiente de la lactosa. Asociados a este plásmido se encuentran varios genes que codifican para proteasas. Por otra parte, existen varios plásmidos que llevan un sistema génico que permite la conversión de citrato en diacetilo, por ejemplo, en Lc. lactis spp. diacetylactis y en Ln. mesenteroides spp. mesenteroides. Además, varios plásmidos son responsables de la aparición de variedades mucoides, ya que sintetizan varios exopolisacáridos, como es el caso de Lc. lactis spp. cremoris. Otros plásmidos de interés presentes en algunas cepas de Lc. lactis son los que codifican para ciertos antibióticos y bacteriocinas, tales como la nisina y la diplococina, ya que, por ejemplo, la nisina se comporta como un antibiótico para los clostridios y se utiliza industrialmente para prevenir la hinchazón butírica en los quesos. Por otra parte, varios plásmidos son portadores de genes de resistencia a fagos y se conocen al menos tres sistemas diferentes. El sistema RM de Lc. lactis spp. cremoris KH, el sistema de Lc. lactis spp. diacetylac-

tis DRC3 y los sistemas de Lc. lactis spp. cremoris IL964. Dentro de estos, hay varios plásmidos que impiden la adsorción de los fagos, y otros que provocan una infección abortiva. La Tabla 8 muestra un listado de las principales funciones codificadas por los plásmidos lácticos. Se ha construido una familia de plásmidos a partir del plásmido pWVOl (2,25 kpb) de la cepa Wg2 de Lc. lactis spp. cremoris; transferido a B. subtilis; recoge por injerto dos marcadores de resistencia al cloranfenicol (Cam) y a la eritromicina (Ery), y el vector resultante se llama pGK12 y mide 4,4 kpb. Este plásmido es capaz de replicarse tan bien en B. subtilis como en E. coli y, por supuesto, en Lc. lactis. El número de copias de pGK12 es elevado en E. coli y más bajo en B. subtilis y Lc. lactis spp. lactis MG1363 (5 copias por célula). De manera similar, se ha obtenido a partir del plásmido más pequeño de Lc. lactis spp. lactis 712: pSH71 (2,059 kpb), homólogo del pWVOl, una familia de vectores (pCK), entre ellos el pNZ12 (Cam, Kan: resistencia a cloranfenicol y kanamicina), capaces de multiplicarse a un nivel elevado de hasta 102 copias por célula en Lc. lactis spp. lactis MG1363. Todos estos vectores, capaces de replicarse tanto en las bacterias Gram-positivas como en las

597

Capítulo 2.17.


Figura 14. Biosíntesis del colorante azul índigo por E. coli transformada con un gen que codifica para la naftaleno dioxigenasa.

cepas que presentan características funcionales, tales como la estimulación del sistema inmune del intestino, al tener una mayor capacidad de adhesión a los enterocitos y ser más resistentes al jugo gástrico y a los ácidos biliares, lo que permite el paso intacto a Figura 13. Producción de diacetilo en bacterias lácticas por conjutravés del intestino (ver Capítulo 1.36). gación con un plásmido citrato que sobreexpresa una permeasa para La introducción de un plásmido con gecitrato y acetil lactato descarboxilasa. nes que codifican para una permeasa de citrato y acetil lactato descarboxilasa permite Gram-negativas, se denominan vectores lanzadera. la síntesis de diacetilo, el componente principal del Esta propiedad permite clonar los genes de bactearoma de la mantequilla (Figura 13). Del mismo rias lácticas en un hospedador intermediario, habimodo, la sobreexpresión de alcohol deshidrogenatualmente E. coli, antes de un clonado definitivo en sa en Lb. delbrueckii spp. bulgaricus permite una mala bacteria láctica original. Un enfoque comparable yor producción de acetaldehído, uno de los compoconsiste en construir directamente un vector lannentes mayoritarios del aroma del yogur. Además, la zadera injertando un plásmido residente en un vecsobreexpresión de lipasas y ácido graso reductasas tor de E. coli. Esto ha sido realizado insertando los en bacterias lácticas puede mejorar la producción plásmidos P1 (1,6 kpb) y P2 (4,0 kpb) de Lb. acidode ácidos grasos de cadena corta y de metilcetophilus en el vector pAT153 de E. coli. Los vectores nas a partir de β-cetoácidos, productos que interhíbridos, capaces de replicarse en las dos bacterias, vienen en el aroma de varios quesos. Por otra parcontienen el marcador Tet (tetraciclina). te, se están desarrollando bacterias del ácido láctico modificadas genéticamente, especialmente Lc. lactis MG1363, S. gordoni, Lb. plantarum y Lb. casei, con el 4.2.2. Aplicaciones de las bacterias gen que codifica para la subunidad C no tóxica de la lácticas modificadas genéticamente toxina tetánica. Estas bacterias, utilizadas en leches en la industria alimentaria fermentadas, permitirán la inmunización activa de numerosas poblaciones en un futuro no muy lejano. En la industria láctea y en la industria cárnica, la utilización de nuevos plásmidos permite la creación de nuevas cepas de fermentos con mayor resisten4.2.3. Otras bacterias cia al ataque de fagos, mayor capacidad fermentativa o de maduración, y producción de agentes aroAunque la utilización de enterobacterias está máticos. Además, se están desarrollando nuevas restringida en alimentación, algunas cepas de E. coli

598


de los posibles métodos consiste en sintetizar dos dodecanucleótidos parcialmente complementarios que codifican para fenilalanina y aspartato. Los oligonucleótidos se hibridan y mediante el uso de nucleótidos trifosfato y DNA polimerasa I se rellenan los huecos de las cadenas complementarias. La utilización de polinucleótido kinasa y ligasa permite el encadenamiento de los segmentos y la formación de un polinucleótido de hasta 500 bp. Mediante la utilización de enzimas de restricción adecuadas (HindIII y TaqI) se produce la inserción del polinucleótido sintético en el vector de expresión pWT121, que lleva un gen promotor del triptófano controlable. Tras la transformación de células de E. coli competentes se produce la expresión de un polipéptido cuya secuencia repetitiva es Asp-Phe, y que puede ser purificado por técnicas clásicas como la cromatografía de intercambio iónico. La utilización posterior de subtilisina, quimiotripsina, termolisina o proteinasa K inmovilizadas, permite la obtención del dipéptido aspartato-fenilalanina, que posteriormente es metoxilado por vía química para obtener el producto final (Figura 15).

Figura 15. Síntesis del edulcorante aspartamo mediante técnicas de ingeniería genética.

transformadas pueden utilizarse para la producción de aditivos alimentarios. Así, la inserción en un plásmido de expresión del gen que codifica la enzima naftaleno dioxigenasa, procedente de otras bacterias, y la transformación subsiguiente de E. coli conduce a la oxidación del producto de degradación del triptófano indol en cis-indol-2,3-dihidrodiol que, por oxidación espontánea en presencia de oxígeno, da lugar a la formación del colorante índigo (Figura 14). La síntesis de aspartamo (aspártico-fenilalanina metil éster), el edulcorante más utilizado mundialmente, que clásicamente se realizaba por medios químicos y bioquímicos, se puede llevar a cabo mediante procedimientos de ingeniería genética. Uno

4.2.4. Obtención y aplicaciones de levaduras y hongos filamentosos modificados genéticamente

La clonación en los organismos eucariotas presenta numerosas particularidades respecto a la clonación en bacterias, ya que el control genético de los insertos de DNA debe de llevarse a cabo de una forma muy diferente. Las levaduras pueden utilizarse para clonar genes tanto de otras levaduras como de otros eucariotas. La razón de clonar en levaduras es su uso potencial para la producción de proteínas de valor comercial, la capacidad de glicosilación de las proteínas durante la secreción, la capacidad para clonar grandes segmentos de DNA y la ausencia de producción de proteínas pirogénicas. Por otra parte, la mayoría de los genes clonados en levaduras se expresan cuando se reintroducen en estos microorganismos, debido a la particular estructura de los genes promotores. No obstante, el

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procesamiento de intrones en levaduras es diferente que en otros eucariotas superiores. La primera transformación de levaduras se realizó por fusión de esferoplastos (protoplastos con la pared celular no digerida por completo) en presencia de DNA, polietilenglicol (PEG) y cloruro cálcico, siendo el DNA transformante un plásmido híbrido del plásmido de E. coli ColE1 y un segmento del plásmido de levadura pYLeu10 que contiene un gen auxotrófico para la leucina (Leu2+). Actualmente, se ha desarrollado un número elevado de vectores específicos para levaduras, todos los cuales tienen marcadores auxotróficos seleccionables, se pueden replicar, además de en levaduras, en E. coli, y contienen sitios únicos para varias enzimas de restricción. Entre los diversos vectores desarrollados se encuentran plásmidos episómicos (pYE), plásmidos de replicación (pYR), plásmidos centroméricos (pYC), transposones (Ty), cromosomas artificiales (YAC) y vectores de tipo retrovirus; muchos de ellos pueden integrarse en los cromosomas, como los pYR,Ty y YAC. Los hongos filamentosos también pueden ser modificados genéticamente y utilizados para la clonación con fines industriales. La transformación eficiente ocurre en protoplastos, y el DNA se integra en los cromosomas por recombinación homóloga. En general, los datos disponibles indican que las técnicas para clonar en hongos filamentosos no difieren mucho de las utilizadas con Saccharomyces cerevisiae. En los procesos de panificación y elaboración de cervezas y vinos interviene el mismo microorganismo, el S. cerevisiae. En la elaboración del pan se acelera el proceso de panificación, por el aumento de la capacidad fermentativa y de la producción de gas. Esto puede conseguirse por la introducción de dos genes distintos que codifican dos enzimas diferentes: la α-galactosidasa y la α-amilasa. Se produce un cambio de los promotores que codifican la maltosa permeasa y la maltasa, por otros que provienen de genes capaces de codificar las enzimas necesarias para aprovechar la glucosa. En la producción de la cerveza el mayor problema tecnológico es la acumulación de diacetilo al final de la fermentación. La concentración elevada de este compuesto volátil confiere mal sabor a la cerveza. La industria lo elimina dejándola de 2 a 6 semanas en el tanque de fermentación, lo que encarece el producto. Esto se puede solucionar empleando microorganismos que portan genes capaces de codificar enzimas, tal como la acetil descarboxilasa, que convierte

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el α-acetoacetato en acetoína, disminuyendo el sabor dulce de la cerveza. En la industria del vino el problema más frecuente es conseguir una baja acidez. El problema se ha resuelto realizando al mismo tiempo la fermentación alcohólica y la fermentación láctica; para ello se ha clonado el gen de la bacteria Lactococcus lactis que codifica la enzima lactato deshidrogenasa en el fermento industrial, consiguiéndose una mejora de las características organolépticas. Dentro de las modificaciones más importantes que se han realizado, una es la eliminación del gen que codifica la enzima arginasa, responsable de la producción de urea, cuya eliminación impide la formación de etilcarbamato, compuesto cancerígeno que se puede encontrar en algunas bebidas alcohólicas. Otras aplicaciones de la modificación genética de levaduras dan lugar a la producción de esterasas, colorantes y vitaminas. Asimismo, la modificación de hongos filamentosos se utiliza para la sobreexpresión de proteasas y de lipasas, utilizadas en la fabricación de queso, y en la producción de varios aditivos alimentarios.

4.3. Producción animal: animales transgénicos 4.3.1. Obtención de animales transgénicos La capacidad de captación del DNA exógeno por las células de mamíferos y la expresión de genes del DNA captado se conoce desde hace más de 40 años, ya que en 1962 se llevaron a cabo los primeros experimentos de transfección de células humanas mutantes para la enzima hipoxantina guanina ribosil transferasa (se puede hablar de transfección de células animales con un sentido similar a la transformación bacteriana y reservar la palabra transformación para el concepto de generación de malignidad). Sin embargo, el método de obtención de coprecipitados de DNA de animales con fosfato cálcico para transfectar células está limitado por la baja proporción con la que captan el DNA (1-2%) y porque sólo un porcentaje muy bajo integra el DNA de forma estable. Por ello, se han desarrollado otras técnicas de transfección que incluyen la microinyección de DNA en células cultivadas, la electroporación, la lipofección y la utilización de vectores virales obtenidos a partir de virus animales tales


Figura 16. Principales alternativas en la transfección de células animales con DNA extraño.

como el SV40, virus del polioma, papilomavirus bovino, virus vaccinia, cuyo genoma está constituido por DNA de doble hélice, y de retrovirus, constituidos por RNA que se comporta como un mRNA eucariótico. Se denominan animales transgénicos aquellos que derivan de una línea germinal en la que se han introducido genes procedentes de otros organismos que se transmiten de forma estable a la descendencia.

La transferencia de genes a ovocitos, a huevos fertilizados y a embriones de diferentes animales en fase de mórula o blastocisto se realiza habitualmente mediante microinyección del DNA foráneo, aunque el acceso a los ovocitos en el caso de los mamíferos es más difícil que en otros animales como los batracios, los peces o las aves. Asimismo, la transferencia génica puede llevarse

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Capítulo 2.17.


Figura 17. Clonado de una oveja.

a cabo por microinyección o utilizando vectores apropiados directamente en diferentes tipos de células madre totipotentes, multipotentes o pluripotentes (Figura 16). En la microinyección de DNA en blastocistos se obtienen mosaicos (animales con células que contienen dotaciones de DNA diferentes), y en la siguiente generación algunos animales incorporan el DNA extraño en sus células germinales. Por el contrario, en la transfección de DNA en cigotos utilizando vectores virales se obtienen adultos en los cuales cada célula lleva al menos una copia del DNA foráneo. Asimismo, la microinyección de DNA se puede llevar a cabo sobre uno de los pronúcleos del huevo recién fertilizado, incorporándose el DNA extraño en uno o varios cromosomas de uno de ellos. En cualquier caso, después de la transfección de ovocitos o de embriones es necesario llevar a cabo la transferencia a “madres de alquiler”, tratadas hormonalmente para posibilitar la implantación del embrión. La expresión del DNA extraño en animales transgénicos se lleva a cabo utilizando vectores que tienen promotores potentes como el del gen de la metalotioneína y genes registradores como el de la proteína verde fluorescente, que permite observar directamente bajo el microscopio la eficacia de la transfección.

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La clonación no es en sí misma una técnica de ingeniería genética, sino una de bioingeniería por la que se pueden obtener animales con genomas idénticos. No obstante, la combinación de la ingeniería genética con la clonación va a permitir, en un futuro no muy lejano, obtener animales transgénicos a gran escala reduciendo drásticamente los costes de producción. En la clonación de animales se produce la transferencia de un núcleo diploide de una célula somática a un ovocito del mismo animal al que se le desprovee de su pronúcleo haploide, y posteriormente el ovocito se implanta en el útero de una madre de alquiler (Figura 17). Aunque pudiera parecerlo, el proceso no es fácil, ya que la proporción de éxitos en la clonación es todavía muy pequeña. No obstante, desde la clonación de la oveja Dolly se ha conseguido la clonación de otras especies, como ratones, gatos, cerdos, vacas, cabras y, muy recientemente, mulas y macacos del género Rhesus.

4.3.2. Aplicaciones de los animales transgénicos El arquetipo de la transgénesis en los animales es la producción de ratones de gran tamaño por inte-


Tabla 9. INFLUENCIAS POTENCIALES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA SOBRE LA PRODUCCIÓN ANIMAL • Eficiencia de la producción • Mejora de la composición • Mejora del crecimiento • Mejora de la resistencia a enfermedades • Mayor eficiencia reproductiva • Mayor tolerancia ambiental

Tabla 10. NUEVAS OPORTUNIDADES DE PRODUCCIÓN ANIMAL CON UTILIZACIÓN DE LA NUEVA TECNOLOGÍA GENÉTICA • Desarrollo de líneas germinales • Análisis y selección de polimorfismos más productivos • Combinación de tecnologías reproductivas y métodos genéticos para la mejora genética de las variedades productivas • Desarrollo de bacterias comensales para la mejora de la productividad animal • Desarrollo de vacunas para mejorar la producción animal • Desarrollo de animales transgénicos con mayor resistencia a enfermedades • Desarrollo de kits de diagnóstico de enfermedades

gración del gen humano que codifica para la hormona de crecimiento humana. Aunque de interés académico, estos animales no tienen ningún interés comercial. Sin embargo, en los últimos años se han producido numerosos animales transgénicos que llevan genes humanos alterados de un valor incalculable en la investigación biomédica para desarrollar agentes terapéuticos adecuados. Mientras que los ratones y ratas transgénicos son de interés como herramienta experimental, la generación de animales domésticos es hoy una realidad, aunque la dificultad es enorme, debido a que producen ovocitos en cantidad escasa, la reimplantación de cigotos y embriones manipulados genéticamente es difícil y el número de hijos por generación es muy bajo; por ejemplo, las ovejas, las cabras y las terneras no tiene más de dos hijos por parto. Por otra parte, en este campo los avances en la investigación son mucho más lentos debido a los problemas éticos. El objetivo fundamental de la ingeniería genética, en relación con los animales de granja, es aumentar la eficiencia de la producción, mejorar el crecimiento, aumentar la eficacia reproductiva, mejorar

la calidad de su composición, disminuir la incidencia de enfermedades y aumentar la tolerancia ambiental (Tabla 9). Asimismo, la Tabla 10 muestra algunas de las nuevas oportunidades que han aparecido en la producción animal por utilización de las nuevas tecnologías relacionadas con la ingeniería genética. Los animales transgénicos constituyen actualmente, además de una potente herramienta en investigación básica, una alternativa a la mejora genética tradicional y una forma de producción de sustancias de interés farmacológico e industrial. Respecto a los alimentos de origen animal, la ingeniería genética en animales de granja se ha dirigido fundamentalmente a mejorar la productividad. Así, se han desarrollado vacas que producen más leche, ovejas que dan más lana y peces con mayor tasa de crecimiento. En relación con los peces, además del crecimiento mejorado, se desarrollan animales más resistentes a las enfermedades y con mejor tolerancia ambiental. Se han obtenido, al menos, 20 peces transgénicos, y dos de ellos están esperando la aprobación en los EE UU para poder utilizarse como alimento.

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Capítulo 2.17.


Figura 18. Producción de lactoferrina humana en leche de cabra.

En 1985 se obtuvieron cerdos transgénicos que llevaban copias del gen que codifica la hormona de crecimiento humana. Estos animales tienen una característica muy interesante desde el punto de vista nutricional, ya que no acumulan en sus lomos grasa subcutánea; por otro lado, por tener menor contenido graso, son ideales para dietas bajas en colesterol. El problema que presentan estos cerdos son los trastornos físicos y el bajo peso que tienen al nacer, inferior al de los animales normales, junto a la aparición de poco apetito y tendencia al letargo. De adultos, padecen artritis, tendencia a la aparición de úlceras, cardiomegalia, dermatitis, enfermedad renal y son poco fértiles, debido al exceso de expresión de la hormona de crecimiento. Asimismo, se obtuvieron conejos transgénicos para la hormona de crecimiento humana que presentaban varias alteraciones fisiológicas y aparición precoz de enfermedades y muerte. En cambio, en el salmón, la transferencia de genes mediante la tecno-

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logía del DNA recombinante está teniendo éxito. Esto ha abierto nuevas expectativas en acuicultura; en Canadá se ha conseguido transferir la hormona del crecimiento para crear un salmón gigante que en un año puede llegar a tener un tamaño 11 veces mayor que el normal. También se ha realizado la inserción de genes humanos en vacas para producir leche con un cierto parecido a la leche humana, desactivando los genes que producen proteínas bovinas y sustituyéndolos por segmentos de DNA productores de proteínas humanas que aumentan su contenido, por ejemplo, en lactoferrina. Esta leche podría ser más saludable para los prematuros, ya que la citada proteína está implicada en los sistemas de defensa y de aumento de la biodisponibilidad del hierro en el recién nacido (Figura 18). Por otra parte, existe en la población un porcentaje de consumidores intolerantes a la lactosa. Esto se puede subsanar consumiendo leche de vacas transgénicas que no contiene dicho monosacárido. Sin embargo, la


supresión de la síntesis de lactosa sólo se ha conseguido en ratones transgénicos. Además, se puede producir leche con un mayor contenido de determinadas proteínas, por ejemplo, caseínas, por inserción repetida de un mismo gen. En efecto, un grupo de Nueva Zelanda ha logrado recientemente clonar vacas transgénicas superproductoras de β- y κ-caseínas que producen leche con un contenido 20 veces superior de estas dos proteínas. Un aumento en la secreción de proteínas del tipo de las caseínas es una condición deseable en la leche, para aumentar el rendimiento en quesería y en la producción de leches fermentadas. Asimismo, se puede producir leche con proteínas lácteas con alteraciones en la secuencia de aminoácidos, que se pueden utilizar en el tratamiento de anomalías congénitas del metabolismo. Actualmente, la investigación con animales se centra en su posible utilización como reactores biológicos, en el campo de la producción farmacéutica, a fin de obtener sustancias de valor terapéutico, purificadas y poco costosas. Se conocen más de 50 ejemplos de producción de proteínas humanas expresadas en la leche de diferentes mamíferos. Uno de ellos es la obtención del factor IX de la coagulación sanguínea para el tratamiento de la hemofilia. Se ha conseguido una oveja transgénica que tiene en su genoma 10 copias del gen que codifica esta proteína bajo el control de la β-lactoglobulina, consiguiendo 5 µg de este factor por litro de leche. De la misma forma, se ha obtenido una oveja transgénica que produce en su leche α-antitripsina humana y una cerda que produce la proteína C humana de control de la coagulación sanguínea.

5. Comercialización de organismos modificados genéticamente o de productos que los contengan Se entiende por comercialización todo acto que suponga una entrega a terceros, a título oneroso o gratuito, de organismos modificados genéticamente o de productos que los contengan. La comercialización no es un proceso homogéneo, sino que está constituida por un conjunto de operaciones heterogéneas que difieren bastante entre sí. En el ámbito de la Unión Europea la comercialización requiere unas normas comunes a todos los

Estados miembros, lo que facilitará la libre circulación de productos en la UE, originando una confianza mutua entre los diversos sistemas de inspección de dichos Estados.

5.1. Solicitud de autorización de comercialización de un alimento transgénico en el ámbito comunitario Previamente hay que señalar que los alimentos que vayan a comercializarse no deberán: a) Tener efectos negativos sobre la salud humana, la sanidad animal o el medio ambiente; la evaluación del riesgo, tanto para la salud humana como para los distintos elementos que integran el medio ambiente, es la pieza clave para otorgar la autorización. b) Inducir a error al consumidor. c) Diferenciarse de los alimentos que están destinados a sustituir de tal manera que su consumo normal resulte desventajoso, desde el punto de vista nutricional, para los consumidores. No se comercializará ningún OMG destinado a la alimentación humana a menos que posea autorización. La autorización a que se hace referencia podrá aplicarse a un OMG y a los alimentos que lo contengan o estén compuestos por él, así como a los alimentos producidos a partir de dicho OMG o con ingredientes producidos a partir de él. La solicitud se enviará a la autoridad nacional competente del Estado miembro, y ésta enviará por escrito al solicitante un acuse de recibo de dicha solicitud en los 14 días siguientes a la recepción de la misma. Asimismo, informará sin demora a la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (denominada en lo sucesivo “la autoridad”) de dicha solicitud y de cualquier información complementaria que el solicitante le haya transmitido. La citada autoridad informará, sin demora, a los demás Estados miembros y a la Comisión, de la solicitud y la pondrá a su disposición, así como cualquier información complementaria que el solicitante le haya transmitido. La solicitud deberá ir acompañada de lo siguiente: a) Nombre y dirección del solicitante. b) Denominación del alimento y características del mismo, en especial la operación u operaciones de transformación practicadas.

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c) La información sobre seguridad de la biotecnología y sobre la diversidad biológica requerida en el Protocolo de Cartagena. d) Una descripción detallada del método de obtención y fabricación. e) Un análisis apoyado por la información y los datos apropiados, que muestre que las características del alimento no difieren de las de su homólogo convencional, teniendo en cuenta las tolerancias aplicadas a las variaciones naturales de dichas características. f) Una declaración motivada de que el alimento no genera inquietudes de orden ético o religioso. g) Métodos de detección, muestreo (con inclusión de referencias a métodos de muestreo existentes oficiales o normalizados) e identificación de la transformación, y, cuando sean aplicables, de detección e identificación de la transformación en el alimento y/o en los alimentos producidos a partir de él. h) Muestras del alimento y sus muestras de control. i) Cuando proceda, una propuesta de seguimiento poscomercialización del uso del alimento para el consumo humano.

5.1.1. Dictamen de la autoridad La autoridad procurará emitir su dictamen en un plazo de 6 meses a partir de la recepción de una solicitud válida. Para preparar su dictamen, la autoridad podrá pedir al organismo encargado de la evaluación de alimentos en un Estado miembro que evalúe la seguridad del nuevo alimento. En caso de dictamen favorable a la autorización del alimento, incluirá la propuesta de etiquetado del alimento o de los alimentos producidos a partir de él; el método de detección, validado por el laboratorio de referencia comunitario, que incluya el muestreo, la identificación de la transformación y, la indicación del lugar en que pueda accederse a material de referencia pertinente. La autoridad enviará su dictamen a la Comisión, a los Estados miembros y al solicitante, junto con un informe en el que describa la evaluación efectuada del alimento e indique las razones y la información sobre las que se base el dictamen.

5.1.2. Autorización En el plazo de 3 meses tras la recepción del dictamen de la autoridad, la Comisión presentará al Comité permanente de la cadena alimentaria y

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de sanidad un proyecto de la decisión que deberá adoptarse respecto de la solicitud, teniendo en cuenta el dictamen de la autoridad. La Comisión comunicará inmediatamente al solicitante la decisión que se haya adoptado y publicará una información sobre esta decisión en el Diario Oficial de las Comunidades Europeas (DOCE). Esta autorización, concedida conforme al procedimiento establecido en el Reglamento (CE) n.º 1829/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de septiembre de 2003, será válida en toda la Comunidad por un periodo de 10 años renovable.

5.2. Normas legislativas en España La Ley 15/1994, de 3 de junio, regulaba los productos transgénicos, pero debido al constante avance de los conocimientos científicos y a la experiencia alcanzada sobre biotecnología, que llevan aparejados el que las normas reguladoras de esta materia sean objeto de frecuentes cambios, se ha publicado la Ley 9/2003, de 25 de abril, por la que se establece el régimen jurídico de la utilización confinada, liberación voluntaria y comercialización de organismos modificados genéticamente de la Jefatura del Estado (BOE 1002003, de 26-04-2003), que deroga la anterior. Las competencias que esta ley atribuye a la Administración General del Estado en relación con las actividades en ella reguladas serán ejercidas por los siguientes órganos: a) El Consejo Interministerial de Organismos Modificados Genéticamente, al que corresponde conceder las autorizaciones de las actividades de utilización confinada, liberación voluntaria y comercialización de organismos modificados genéticamente, y que estará compuesto por representantes de los departamentos ministeriales que tengan competencias relacionadas con esta ley. b) La Comisión Nacional de Bioseguridad, órgano consultivo de la Administración General del Estado y de las Comunidades Autónomas, que informará preceptivamente las solicitudes de autorización correspondientes. Estará compuesta por representantes de los departamentos ministeriales, de las Comunidades Autónomas que lo soliciten, así como por personas e instituciones expertas o que tengan competencias en las materias


comprendidas en esta ley. Estos órganos colegiados estarán adscritos al Ministerio de Medio Ambiente, que facilitará los recursos necesarios para su correcto funcionamiento. Las personas físicas o jurídicas que pretendan comercializar por primera vez organismos modificados genéticamente o una combinación de organismos modificados genéticamente como productos o componentes de productos solicitarán autorización a la Administración competente, remitiendo al efecto: a) Un estudio técnico, que comprenda las informaciones y datos que reglamentariamente se determinen. b) Una evaluación del riesgo para la salud humana y el medio ambiente, que deberá incluir la metodología utilizada y las conclusiones sobre el impacto potencial en el medio ambiente. c) Las condiciones para la comercialización del producto, incluidas las de uso y manejo. d) Un plan de seguimiento, con una propuesta de vigencia de éste. e) Una propuesta de etiquetado y de envasado. f) La propuesta del periodo de duración de la autorización, que no podrá ser superior a 10 años, transcurrido el cual deberá renovarse. g) La información de que dispongan, en su caso, sobre datos o resultados de otras liberaciones del mismo organismo modificado genéticamente en trámite de autorización o ya efectuadas, tanto por el interesado como por terceras personas, siempre que éstas hayan dado su conformidad por escrito. h) Un resumen del expediente, que se pondrá a disposición del público. Deberá solicitarse una nueva autorización para la comercialización de aquellos productos que, aun conteniendo los mismos organismos modificados genéticamente que los incluidos en otros productos ya autorizados, vayan a destinarse a diferente uso.

5.2.1. Informe de evaluación La Administración General del Estado realizará un informe de evaluación, en el que se indicará si los organismos modificados genéticamente deben o no comercializarse y en qué condiciones. El informe de evaluación, junto con el resumen del expediente, se remitirá a la Comisión Europea y, por ésta, a los demás Estados miembros, pudiendo solicitar informaciones adicionales, formular obser-

vaciones o presentar objeciones motivadas a la comercialización del organismo modificado genéticamente de que se trate. La Administración General del Estado dictará resolución motivando el rechazo de la solicitud cuando, siendo el informe de evaluación contrario a la comercialización, decidiera, después de finalizar el correspondiente procedimiento, que dicho organismo no debe comercializarse.

5.2.2. Régimen de autorización La autorización de comercialización sólo podrá otorgarse cuando se haya autorizado previamente una liberación voluntaria sin fines comerciales de dichos organismos, o se haya realizado una evaluación de los riesgos, de conformidad con lo dispuesto en esta ley o con sus normas de desarrollo. Si se formulasen objeciones por parte de los Estados miembros o de la Comisión Europea y no se llegase a un acuerdo, la Administración General del Estado no podrá otorgar la correspondiente autorización sin la previa aprobación de la Unión Europea. En la autorización se especificarán: a) Su alcance, con la identificación de los organismos modificados genéticamente que se van a comercializar y su identificador único. b) Su plazo de validez, que tendrá una duración máxima de 10 años. c) Las condiciones de comercialización del producto. d) Las muestras de control que se deben tener en depósito. e) Los requisitos de etiquetado y envasado. f) Los requisitos de seguimiento del producto. En el Reglamento (CE) n.º 65/2004 de la Comisión, de 14 de enero de 2004, se establece un sistema de creación y asignación de identificadores únicos a los organismos modificados genéticamente que vayan a ser comercializados.

5.3. Etiquetado y trazabilidad de nuevos alimentos y de nuevos ingredientes alimentarios. Legislación en la Unión Europea Habida cuenta de la necesidad de garantizar una política comunitaria coherente para los alimentos producidos por biotecnología, se consideró nece-

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Capítulo 2.17.


sario aplicar normas de etiquetado para proteger e informar al consumidor final en unas condiciones de competencia equitativa. Las etiquetas deben dar información de cualquier característica o propiedad que haga que el alimento sea diferente de sus homólogos convencionales. Esta información se refiere a la composición, el valor o los efectos nutricionales, el uso al que están destinados o los efectos sobre la salud de determinados sectores de la población, así como cualquier característica o propiedad que genere inquietudes de orden ético o religioso. Por otra parte, la trazabilidad alimentaria es una herramienta fundamental al servicio de la calidad y de la seguridad de los consumidores que permite rastrear un alimento desde su origen hasta el consumidor, dando lugar a una identificación fiable de sus ingredientes, a un control sanitario y a un seguimiento del alimento durante toda la cadena de producción y de comercialización. El Reglamento (CE) n.º 1830/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de septiembre de 2003, acerca de la trazabilidad y etiquetado de organismos modificados genéticamente y a la trazabilidad de los alimentos y piensos producidos a partir de éstos (por el que se modifica la Directiva 2001/ 18/CE), garantiza que la información pertinente con respecto a la modificación genética esté disponible en todas las fases de la comercialización de los OMG y de alimentos y piensos producidos a partir de OMG, y debe, por tanto, facilitar un correcto etiquetado. Es de aplicación también al etiquetado de los productos alimenticios e ingredientes alimentarios que contienen aditivos y aromas modificados genéticamente o producidos a partir de OMG, ya que el Reglamento (CE) n.º 50/2000 de la Comisión, de 10 de enero de 2000 [Diario Oficial de las Comunidades Europeas (DOCE) de 11 de enero de 2000], que los regulaba, ha sido derogado.

5.3.1. Etiquetado Se aplicará a los alimentos que vayan a suministrarse como tales al consumidor final o a las colectividades en la Comunidad, y que: a) contengan o estén compuestos por OMG, o b) se hayan producido a partir de OMG o contengan ingredientes producidos a partir de estos organismos.

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No se aplicará a los alimentos que contengan material que, a su vez, contenga o esté compuesto por OMG o haya sido producido a partir de estos organismos, siempre que el contenido de dicho material no supere el 0,9% de los ingredientes del alimento considerados individualmente o de los alimentos consistentes en un solo ingrediente, a condición de que esta presencia sea accidental o técnicamente inevitable. Hay que hacer unas consideraciones con respecto al etiquetado: a) Si el alimento está compuesto por más de un ingrediente, en la lista de ingredientes figurará entre paréntesis, inmediatamente después del ingrediente en cuestión, el texto “modificado genéticamente” o “producido a partir de [nombre del ingrediente] modificado genéticamente”. b) Si el ingrediente viene designado por el nombre de una categoría, en la lista de ingredientes figurará el texto “contiene [nombre del organismo] modificado genéticamente” o “contiene [nombre del ingrediente] producido a partir de [nombre del organismo] modificado genéticamente”. c) A falta de una lista de ingredientes, en el etiquetado figurará claramente el texto “modificado genéticamente” o “producido a partir de [nombre del organismo] modificado genéticamente”. Las solicitudes de comercialización de OMG contendrán un identificador único para cada OMG de que se trate. Los solicitantes crearán este identificador único para cada OMG de que se trate, de conformidad y previa consulta a la base de datos BioTrack de rastreabilidad de los productos biológicos de la OCDE y al Centro de Intercambio de Información sobre Seguridad de la Biotecnología, para determinar si un identificador único ha sido ya creado o no para ese OMG con arreglo a dichos formatos.

5.3.2.Trazabilidad En la primera fase de la comercialización de un producto que contiene o está compuesto por OMG, incluso si se comercializa a granel, los operadores velarán por que se transmita por escrito al operador que reciba el producto la información siguiente: a) La mención de que el producto contiene o está compuesto por OMG.


b) El identificador o identificadores únicos, asignados a dichos OMG con arreglo a lo especificado en el apartado anterior. En todas las fases posteriores de la comercialización de los productos, los operadores velarán por que se transmita por escrito a los operadores que reciban los productos la información que hayan recibido. En el caso de los productos que estén compuestos por mezclas de OMG o las contengan, destinados a utilizarse única y directamente como alimentos o piensos, o a ser procesados, la información podrá sustituirse por una declaración de uso del operador, junto con una lista de los identificadores únicos de todos los OMG que hayan sido utilizados para constituir la mezcla. Asimismo, los operadores dispondrán de sistemas y procedimientos estandarizados que les permitan conservar la información especificada, durante los 5 años posteriores a cada transacción, de qué operador proceden y a qué operador han sido suministrados los productos.

6. Situación legislativa de los alimentos modificados genéticamente en EE UU. y últimos avances en la Unión Europea En 1992, la FDA (Food and Drug Administration) fue el primer organismo oficial en los Estados Unidos que tomó posición sobre los alimentos MG, al declarar que no era necesario desarrollar una legislación particular de estos alimentos; lo importante para ellos era la seguridad de estos productos, independientemente de la tecnología empleada en su obtención. En 1996, en Canadá, el Comité Codex de la FAO sobre el Etiquetado de Alimentos (CCFL) se reunió con los representantes de los países de todo el mundo para decidir si los alimentos MG deberían etiquetarse. La decisión de los EE UU fue que el consumidor no necesitaba saber que los alimentos han sido modificados genéticamente. Los últimos avances que se han producido sobre la reglamentación de etiquetado a escala internacional fueron los del 29 de enero de 2000, cuando se aprobó por unanimidad en Montreal (Canadá) un protocolo sobre bioseguridad en el comercio

internacional de productos modificados genéticamente, el cual permitirá a los países importadores rechazar productos transgénicos, en el caso de que haya alguna duda científica, según el llamado “principio de precaución”. Pero no se logró llegar a un acuerdo para definir en él las modalidades satisfactorias sobre etiquetado. Por esta causa, los principales países exportadores de estos productos solamente tendrán que señalar si la partida “puede contener productos modificados genéticamente”, sin tener que precisar la naturaleza, ni garantizar la presencia o no de estos productos. Posteriormente, el 1 de marzo de 2000, se celebró en Edimburgo (Escocia) una conferencia sobre productos transgénicos, organizada por la OCDE. En la misma se insistió sobre la necesidad de un “etiquetado preciso”. Esta petición fue apoyada por los representantes internacionales de los consumidores. El 11 de septiembre del mismo año entró en vigor el Protocolo de Cartagena, el primer acuerdo internacional que rige la transferencia, manejo y uso de organismos vivos modificados por medio de la biotecnología moderna. Se espera que el tratado fomente el uso seguro de organismos y alimentos transgénicos, tema que despierta una encendida polémica global, liderada por los EE UU y Europa. Adoptado en 2000 por los miembros de la Convención sobre Diversidad Biológica, el tratado busca un comercio internacional de organismos y alimentos transgénicos más transparente, a través de medidas de seguridad acordes con las necesidades de consumidores, industriales y, en particular, con el medio ambiente. Este Protocolo se lleva a cabo de conformidad con el enfoque de precaución que figura en el principio 15 de la Declaración de Río de Janeiro sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo. El objetivo es contribuir a garantizar un nivel adecuado de protección en la esfera de la transferencia, manipulación y utilización seguras de los organismos vivos modificados resultantes de la biotecnología moderna que puedan tener efectos adversos para la conservación y la utilización sostenible de la diversidad biológica, teniendo también en cuenta los riesgos para la salud humana, y centrándose concretamente en los movimientos transfronterizos. El 28 de enero de 2002, el Parlamento Europeo y el Consejo adoptaron el Reglamento (CE) n.º

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Capítulo 2.17.


178/2002, por el que se establecen los principios y los requisitos generales de la legislación alimentaria, se crea la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria y se fijan procedimientos relativos a la seguridad alimentaria. En el Reglamento (CE) n.º 1829/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de septiembre de 2003, relativo a los alimentos y piensos modificados genéticamente, se formulan las competencias y tareas del laboratorio comunitario de referencia. El Reglamento (CE) n.º 1830/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de septiembre de 2003, establece las normas sobre la trazabilidad y el etiquetado de organismos modificados genéticamente y sobre la trazabilidad de los alimentos y piensos producidos a partir de éstos. En el Reglamento (CE) n.º 65/2004 de la Comisión, de 14 de enero de 2004, se establece un sistema de creación y asignación de identificadores únicos a los organismos modificados genéticamente que vayan a ser comercializados. Esta norma legislativa ha entrado en vigor el 19 de abril de 2004.

7. Patentes biotecnológicas en Europa: nueva normativa La nueva normativa europea sobre patentes biotecnológicas queda recogida en la Directiva 98/44/ CE, que atañe a la protección jurídica de las invenciones biotecnológicas, aprobada por el Parlamento Europeo y el Consejo. La presente Directiva trata de buscar la armonía, dentro de la CE, posibilitando la patentabilidad de las obtenciones y procedimientos biotecnológicos, entre las cuales se incluyen los procedimientos de obtención de plantas y de animales modificados genéticamente. La posibilidad de patentar estas plantas y animales en Europa supone una importante novedad legal. En dicha Directiva se plasman los motivos por los que se considera beneficioso un sistema de patentes Europeo en biotecnología, al tener en cuenta las siguientes consideraciones: • La protección de las invenciones biotecnológicas tendrá gran importancia para el desarrollo industrial de la Comunidad. • La investigación y el desarrollo en el ámbito de la ingeniería genética exigen considerables inver-

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siones de alto riesgo que sólo se pueden rentabilizar mediante una protección jurídica adecuada. • Es esencial una protección eficaz y armonizada en los Estados miembros para mantener e impulsar la inversión en el ámbito de la biotecnología. También considera que el avance de la biotecnología es importante para los países en desarrollo, tanto en el ámbito de la salud y la lucha contra las grandes epidemias y endemias como para luchar contra el hambre del mundo; por ello, es oportuno impulsar, mediante el sistema de patentes, la investigación en estos ámbitos; por otra parte, conviene fomentar mecanismos internacionales que garanticen la difusión de estas tecnologías en el Tercer Mundo, en provecho de la población afectada. El debate en torno a la patentabilidad de secuencias genéticas o secuencias genéticas parciales es objeto de controversia. Al conceder una patente a estas invenciones, se deben aplicar los mismos criterios de patentabilidad que en todos los demás ámbitos tecnológicos, a saber, novedad, actividad inventiva y aplicación industrial. Una mera secuencia de DNA, sin función biológica, no constituye una invención patentable. En el caso de que se establezca una secuencia genética o una secuencia genética parcial para la producción de una proteína o de una proteína parcial, se deberá precisar qué proteína o qué proteína parcial se produce o qué función realiza, con el objeto de respetar el criterio de la aplicación industrial. Dicha Directiva no afecta a la exclusión de la patentabilidad de variedades vegetales y razas animales; por el contrario, las invenciones vegetales o animales serán patentables siempre que la aplicación de la invención no se limite técnicamente a una variedad vegetal o a una raza animal. El concepto de “variedad vegetal” se define en la legislación sobre obtenciones vegetales. Es aquella variedad que se caracteriza por la totalidad de su genoma, teniendo, por tanto, individualidad para ser diferenciada claramente de otras obtenciones vegetales. Un conjunto vegetal caracterizado por la presencia de un gen determinado (no por la totalidad de su genoma) no es objeto de la protección de variedades; por lo tanto, es patentable. No será patentable cuando la invención se limite a modificar genéticamente una variedad vegetal, aun cuando dicha modificación genética sea el resultado de procedimientos biotecnológicos. Según el artículo 4.2 son patentables las nuevas invenciones que impliquen una actividad inventiva


y que sean susceptibles de aplicación industrial, incluso cuando sean relativas a un producto compuesto de materia biológica o que la contenga, o a un procedimiento que permita producir, tratar o utilizar materia biológica. Las invenciones relativas a vegetales o animales lo son si su factibilidad técnica no se limita a una variedad vegetal o una raza animal determinada. No son patentables los procedimientos de modificación de la identidad genética de los animales que supongan para éstos sufrimientos sin utilidad médica sustancial para el hombre o el animal, así como los animales producto de tales procesos. Por ejemplo, el limonero de la variedad “x”, como tal, no es patentable, pero si, por técnicas de ingeniería genética, se consigue introducirle un gen de otra planta, obteniendo frutos que contengan una proteína terapéutica, entonces sí es patentable.

8. Legislación relevante sobre organismos modificados genéticamente Directiva 90/220/CE del Consejo, de 23 de abril de 1990, sobre la liberación intencional en el medio ambiente de organismos modificados genéticamente (DOCE de 8 de mayo de 1990). Reglamento (CE) n.º 49/2000 de la Comisión, de 10 de enero de 2000, por el que se modifica el Reglamento (CE) n.º 1139/98 del Consejo, relativo a la indicación obligatoria, en el etiquetado de determinados productos alimenticios fabricados a partir de organismos modificados genéticamente, de información distinta de la prevista en la Directiva 79/112/CEE (DOCE de 11 de enero de 2000). Reglamento (CE) n.º 50/2000 de la Comisión, de 10 de enero de 2000, relativo al etiquetado de los productos alimenticios e ingredientes alimentarios que contienen aditivos y aromas modificados genéticamente o producidos a partir de organismos modificados genéticamente (DOCE de 11 de enero de 2000). Decisión de la Comisión, de 24 de julio de 2002, por la que se establecen unas notas de orientación complementarias al anexo II de la Directiva 2001/ 18/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, so-

bre la liberación intencional en el medio ambiente de organismos modificados genéticamente y por la que se deroga la Directiva 90/220/CEE del Consejo [notificada con el número C(2002) 2715] (DOCE de 30 de julio de 2002). Dictamen del Comité Económico y Social sobre la “Propuesta de Reglamento del Parlamento Europeo y del Consejo sobre alimentos y piensos modificados genéticamente” (DOCE de 17 de septiembre de 2002). Decisión del Consejo de 3 de octubre de 2002, por la que se establece, de conformidad con la Directiva 2001/18/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, el modelo de resumen de la notificación de la puesta en el mercado de organismos modificados genéticamente como producto o componente de productos (2002/812/CE). Decisión del Consejo, de 3 de octubre de 2002, por la que se establecen unas notas de orientación complementarias al anexo VII de la Directiva 2001/ 18/CE del Parlamento Europeo y del Consejo sobre la liberación intencional en el medio ambiente de organismos modificados genéticamente y por la que se deroga la Directiva 90/220/CEE del Consejo (DOCE de 18 de octubre de 2002). Posición común (CE) n.º 17/2003, de 4 de marzo de 2003, aprobada por el Consejo de conformidad con el procedimiento establecido en el artículo 251 del Tratado constitutivo de la Comunidad Europea, con vistas a la adopción de un Reglamento del Parlamento Europeo y del Consejo relativo al movimiento transfronterizo de organismos modificados genéticamente (DOCE de 6 de mayo de 2003). Posición común (CE) n.º 22/2003, de 17 de marzo de 2003, aprobada por el Consejo de conformidad con el procedimiento establecido en el artículo 251 del Tratado constitutivo de la Comunidad Europea, con vistas a la adopción de un Reglamento del Parlamento Europeo y del Consejo sobre alimentos y piensos modificados genéticamente (DOCE de 13 de mayo de 2003). Posición común (CE) n.º 21/2003, de 17 de marzo de 2003, aprobada por el Consejo de conformidad con el procedimiento establecido en el artículo 251 del Tratado constitutivo de la Comunidad Europea, con vistas a la adopción de un Reglamento del Parlamento Europeo y del Consejo relativo a la trazabilidad y al etiquetado de organismos modificados genéticamente y a la trazabilidad de los alimentos y piensos producidos a partir de

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Capítulo 2.17.


éstos, y por el que se modifica la Directiva 2001/ 18/CE (DOCE de 13 de mayo de 2003). Reglamento (CE) n.º 1829/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de septiembre de 2003, sobre alimentos y piensos modificados genéticamente (DOUE de 18 de octubre de 2003). Reglamento (CE) n.º 1830/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de septiembre de 2003, relativo a la trazabilidad y al etiquetado de organismos modificados genéticamente y a la trazabilidad de los alimentos y piensos producidos a

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partir de éstos, y por el que se modifica la Directiva 2001/18/CE. Reglamento (CE) n.º 65/2004 de la Comisión, de 14 de enero de 2004, por el que se establece un sistema de creación y asignación de identificadores únicos a los organismos modificados genéticamente. Ley 9/2003, de 25 de abril, por la que se establece el régimen jurídico de la utilización confinada, liberación voluntaria y comercialización de organismos modificados genéticamente [Jefatura del Estado (BOE 100-2003, de 26 de abril de 2003)].


9. Resumen  Los organismos modificados genéticamente se definen como organismos en los cuales el material genético (DNA) ha sido alterado de un modo artificial mediante tecnología de DNA recombinante o ingeniería genética. Ésta permite transferir genes seleccionados individuales de un organismo a otro, tanto en especies relacionadas como distintas en la escala filogenética. El aislamiento y manipulación del DNA, incluyendo la unión por los extremos de secuencias de oligonucleótidos de orígenes diversos (virus, microorganismos, plantas y animales) para construir nuevas moléculas quiméricas en una nueva secuencia independiente es la esencia de la tecnología del DNA recombinante (rDNA). El clonado molecular permite la producción de gran número de moléculas idénticas de DNA. Esta técnica se basa en el hecho de que se pueden construir moléculas de DNA híbrido o quiméricas utilizando vectores de clonado, tales como plásmidos, fagos, cósmidos o cromosomas artificiales, que se pueden replicar de forma autónoma en una célula huésped utilizando sus propios sistemas de control. Cualquier procedimiento de clonación tiene cuatro partes esenciales: a) Método de obtención de fragmentos de DNA. b) Unión del DNA a un vector y obtención del rDNA. c) Introducción del rDNA en un huésped. e) Método de selección del clon que ha adquirido el rDNA. Utilizando esta tecnología se pueden obtener alimentos transgénicos, diseñados para cubrir cualquier necesidad de mejora, en los que se ha incorporado material genético distinto del original mediante técnicas de ingeniería genética.

huésped para bacterias tanto Gram-negativas como Gram-positivas, especialmente para bacterias del ácido láctico, que están permitiendo una mejor protección de los fermentos frente a bacteriófagos, una mejora en los procesos fermentativos y la producción de sustancias específicas como componentes aromáticos, colorantes y edulcorantes alimentarios, y antígenos utilizables en la producción de vacunas. En cuanto a los animales transgénicos, se están desarrollando nuevas variedades de animales que permiten una mayor producción, como es el caso de los peces de crecimiento mejorado, así como animales de composición corporal mejorada y mayor resistencia a las enfermedades. Las técnicas de clonación, unidas a las de ingeniería genética, deben permitir en un futuro no muy lejano una mayor oferta de productos a un menor precio.  La UE ha dictado normas para el empleo y comercialización de los organismos transgénicos. En particular, ha dictaminado sobre los pasos a seguir para la solicitud de comercialización de dichos organismos, así como para el etiquetado de los productos que los contengan y para la trazabilidad de los mismos. Por otra parte, ha dictado normas sobre su patentabilidad. Desde el 19 de abril de 2004, ha entrado en vigor el reglamento de la UE que establece un sistema de creación y asignación de identificadores únicos a los organismos modificados genéticamente que vayan a ser comercializados en todos los Estados miembros.

 Actualmente la ingeniería genética se esta aplicando a tres grandes áreas: agricultura, industria alimentaria y producción animal. Así, se han obtenido plantas transgénicas, utilizando vectores específicos derivados de Agrobacterium y Rhizobacterium, que van desde las plantas resistentes a herbicidas o insectos a las plantas productoras de aceites de semillas con composición definida en ácidos grasos, pasando por las plantas productoras de antígenos específicos destinados a la vacunación masiva por vía oral. En lo que se refiere a los microorganismos se han diseñado vectores de amplio rango de

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Capítulo 2.17.


10. Bibliografía Blanca Herrera RM, López Martínez, MC. Análisis jurídicos de la regulación de los OMG en la UE (1ª y 2ª parte). Alimentaria 2000; n.º 316: 17-31, y n.º 317: 20-42. En estos trabajos se analizan todos los aspectos jurídicos de las últimas Directivas de la UE, concernientes a la regulación de los OMG. Broun P, Gettner S, Somerville C. Genetic engineering of plant lipids. Ann Rev Nutr 1999; 19: 197-216. Revisión sobre los procedimientos de ingeniería genética aplicables a las plantas con objeto de obtener lípidos de calidad nutricional mejorada. Luque J, Herráez A. Texto ilustrado de biología molecular e ingeniería genética. Conceptos, técnicas y aplicaciones en ciencias de la salud. Harcourt. Madrid, 2001. Libro de Biología Molecular con excelentes ilustraciones que incluye un capítulo excelente sobre DNA recombinante y sus aplicaciones. Mercenier A, Wiedermann, Breiteneder H. Edible genetically modified microorganisms and plants for improved health. Current Opinion in Biotechnology 2001; 12: 510-515. Revisión actualizada sobre las nuevas estrategias para el desarrollo de vacunas y moduladores de la respuesta inmune de las mucosas utilizando microorganismos de uso alimentario y plantas modificadas genéticamente. Ramón D. Los genes que comemos, 1ª ed. Algar. Alzira, 1999. Libro sencillo, pero muy bien estructurado que muestra varias de las aplicaciones de la ingeniería genética en la producción de alimentos. Rodríguez López MA, Blanca Herrera RM, López Martínez MC. Repertorio legislativo de biotecnología agroalimentaria: internacional, comunitaria y nacional. 1ª, 2ª, 3ª y 4ª partes. Alimentaria 2001; julio-agosto: 131-192.

Conjunto de cuatro artículos en los que se comenta de forma detallada toda la legislación nacional y comunitaria en relación con la biotecnología. Rodríguez López MA, López Martínez MC, Blanca Herrera RM. Evaluación de la salubridad de los nuevos alimentos modificados genéticamente. Alimentación Equipos y Tecnología 2000; abril: 153-157. Artículo científico en el que se analizan los posibles efectos nocivos producidos por los alimentos transgénicos en el ser humano. Rodríguez López MA, López Martínez MC, Blanca Herrera RM. Legislación del etiquetado de los nuevos alimentos obtenidos por ingeniería genética. Alimentaria 2000; octubre: 37- 43. Artículo científico en el que se comentan los aspectos más importantes del etiquetado de los alimentos transgénicos. Rodríguez López MA, López Martínez MC, Blanca Herrera RM. Patentabilidad biotecnológica para obtener nuevos productos alimenticios. Cienc Tecnol Aliment 2000; 3 (1): 48-54. Artículo en el que se expone la nueva reglamentación sobre la posible patentabilidad de OMG y los derivados obtenidos de ellos. Sociedad Española de Biotecnología. El libro verde de la biotecnología en la agricultura, 1ª ed. Ed. Sebito. Madrid, 1997. Libro muy interesante que describe las técnicas biotecnológicas y el campo de su aplicación a los alimentos. Watson JD, Gilman M, Witkowski J, Zoller M. Recombinant DNA, 2nd ed. Scientific American Books. WH Freeman. New York, 1992. Libro clásico del premio Nobel James Watson en el que se recogen de forma detallada las estrategias para el clonado de DNA y aplicaciones muy variadas para la obtención de microorganismos, plantas y animales transgénicos.

11. Enlaces web  www.fao.org

 usuarios.tripod.es

 www.nutrinfo.com.ar

 www.biolog y.arizona.edu/molecular_bio/ problem_sets/Recombinant_DNA_Technology/ recombinant_dna.html

 www.greenpeace.es/genetica  www.who.int/fsf/GMfood/index.htm  www.oecd.org/subject/biotechm.html  www.cfsan.fda.gov  silap.sagyp.mecon.ar  milksci.unizar.es

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 www4.od.nih.gov/oba  www.rpi.edu/dept/chem-eng/Biotech-Environ/ Projects00/rdna/rdna.html  www.genome.ou.edu/protocol_book/protocol_ index.html

2.18. Calidad nutritiva de los alimentos

Francisca Pérez Llamas Elvira Larqué Daza Salvador Zamora Navarro

Capítulo 2.18. Calidad nutritiva de los alimentos

1. Introducción 2. Concepto de calidad nutritiva 3. Valoración energética de los alimentos 4. Valoración físico-química de los alimentos 4.1. Análisis general de los alimentos 4.1.1. Agua 4.1.2. Cenizas totales 4.1.3. Proteína bruta 4.1.4. Extracto etéreo 4.1.5. Fibra bruta 4.1.6. Materia extractiva libre de nitrógeno 4.2. Análisis específicos de los alimentos 4.2.1. Proteína y aminoácidos 4.2.2. Ácidos grasos y colesterol 4.2.3. Azúcares y almidones 4.2.4. Fibra alimentaria 4.2.5. Minerales 4.2.6. Vitaminas 5. Valoración biológica de los alimentos 5.1. Diseño de un experimento biológico 5.2. Estudios de utilización digestiva 5.3. Estudios de utilización metabólica 5.4. Estudios biológicos específicos de la proteína 5.5. Estudios biológicos específicos de vitaminas 5.6. Otros índices biológicos 6. Valoración microbiológica de los alimentos 7. Valoración de sustancias antinutritivas en los alimentos 7.1. Sustancias antinutritivas que afectan a las proteínas 7.2. Sustancias antinutritivas que afectan a los hidratos de carbono 7.3. Sustancias antinutritivas que afectan a los lípidos 7.4. Sustancias antinutritivas que afectan a las vitaminas 7.5. Sustancias antinutritivas que afectan a los minerales

8. Resumen 9. Bibliografía 10.Enlaces web

Objetivos n Definir el concepto de calidad nutritiva de un alimento. n Identificar los diversos tipos de técnicas que se aplican en la valoración de la calidad nutritiva de un alimento. n Conocer cómo se estima el valor energético bruto y la energía metabolizable de un alimento. n Conocer cómo se realizan los análisis físico-químicos que permiten valorar el contenido en principios inmediatos de los alimentos. n Identificar los análisis físico-químicos específicos en los alimentos de mayor interés desde el punto de vista nutricional. n Conocer las implicaciones de la valoración biológica de los alimentos y la información que aportan estos ensayos. n Ser capaces de diseñar un laboratorio para realizar estudios de digestibilidad y de balance. n Diferenciar los conceptos de digestibilidad, coeficiente de digestibilidad aparente y verdadero, así como retención porcentual de un nutriente. n Definir otros índices biológicos de interés como el índice de eficacia alimentaria, coeficiente de eficacia en crecimiento, y valor productivo de la proteína. n Conocer la forma de valorar la capacidad de mutagénesis de sustancias químicas que puedan estar presentes en los alimentos. n Identificar y determinar la presencia de sustancias antinutritivas en los alimentos.

1. Introducción

L

os alimentos están constituidos por una gran diversidad de sustancias de distinta naturaleza que pueden agruparse según las siguientes categorías:

a) Compuestos nutritivos. Son sustancias que pueden ser utilizadas por el organismo en su metabolismo y que desempeñan funciones bien establecidas. En esta categoría, que representa la fracción mayoritaria del alimento en sustancia seca (90%), se incluyen proteínas, hidratos de carbono, lípidos, minerales y vitaminas. b) Compuestos sin carácter nutricional que se encuentran presentes de forma natural en los alimentos. En este grupo se incluyen sustancias que pueden tener efectos beneficiosos en el consumidor, como ciertos polifenoles (resveratrol, isoflavonas) y pigmentos liposolubles (licopeno, zeaxantina), o bien todo lo contrario, como son las sustancias antinutritivas (avidina, antitripsinas, fitatos, oxalatos) o los propios tóxicos naturales (micotoxinas y venenos de ciertas setas). c) Compuestos presentes en los alimentos de forma accidental o fortuita, procedentes del medio ambiente y generalmente debido a la acción contaminante del hombre. Son los contaminantes, tales como metales pesados (plomo, mercurio, cadmio), restos de plaguicidas, anabolizantes, etc. Deben encontrarse en una concentración inferior a los límites máximos permitidos para que el alimento que los contiene sea considerado apto para el consumo humano. d) Compuestos de origen exógeno presentes en los alimentos, adicionados de forma voluntaria por el hombre con un fin determinado, como facilitar el procesado de los alimentos, mejorar las propiedades organolépticas o aumentar la fecha de consumo preferente, algunos pueden tener carácter nutricional (vitaminas C y E). Se trata de los aditivos, que se añaden en concentraciones cuyos límites han sido previamente establecidos por comisiones de expertos. El conocimiento de todas las sustancias que constituyen los alimentos, y el estudio de su utilización (digestiva y metabólica) por el organismo, son necesarios para valorar o establecer la calidad nutritiva de los mismos. Se han desarrollado diversos tipos de técnicas, tanto in vitro como in vivo, que permiten conocer la calidad nutritiva de los alimentos. La utilidad de los métodos analíticos a emplear siempre dependerá del objetivo del estudio. Si éste es conocer la utilización digestiva y/o metabólica que el organismo hace de un nutriente, sin duda, el más apropiado es el método biológico. No obstante, también hay que decir que se han diseñado técnicas físico-químicas, como en el caso de la valoración de la calidad proteica, que permiten resultados próximos a los obtenidos por los métodos biológicos.

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Capítulo 2.18.

Calidad nutritiva de los alimentos

En este Capítulo se describen diversos métodos analíticos que en la actualidad se aplican en la valoración de la calidad nutritiva de los alimentos, desde diversos puntos de vista: valoración energética, físico-química, biológica y microbiológica, haciendo especial referencia a las técnicas oficiales de análisis de los alimentos, las cuales han sido establecidas por diversos comités de expertos, ofrecen garantías de reproducibilidad y son aceptadas internacionalmente, por lo que deben ser las utilizadas como referencia.

2. Concepto de calidad nutritiva La calidad nutritiva de un alimento, propiamente dicha, viene determinada tanto por la cantidad como por la calidad de los nutrientes que contiene. Estos dos aspectos, “cantidad” y “calidad”, permiten diferenciar entre dos conceptos, el de calidad nutritiva teórica, es decir, su aporte en nutrientes (composición química), y el de calidad nutritiva real, que hace referencia a la proporción de los mismos que puede ser aprovechada por el organismo, tanto en el contexto digestivo como en el metabólico (biodisponibilidad). Sin embargo, en los alimentos existen no sólo nutrientes, sino también otra serie de componentes de carácter no nutritivo, como ya se ha indicado. Es por ello que el concepto de calidad nutritiva debe ser considerado en un sentido más amplio, contemplando otros puntos de vista. Por un lado, es necesario valorar la calidad sanitaria o microbiológica de los alimentos, que está relacionada con el grado de contaminación y, por tanto, determina y establece el posible nivel de peligrosidad de un alimento para el potencial consumidor. La ingestión de un alimento contaminado puede ocasionar alteraciones de mayor o menor gravedad, como infecciones, intoxicaciones o toxiinfecciones alimentarias, según sea el agente causal (microorganismos patógenos, toxinas, o ambos), desencadenando tanto gastroenteritis como procesos alérgicos. En otros casos, estos trastornos pueden ser ocasionados no por un material biótico (bacterias, virus, parásitos), sino por un material abiótico, es decir, por sustancias químicas tóxicas (metales pe-

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sados, restos de plaguicidas o de anabolizantes, etc.), de uso muy extendido. En ocasiones, este fenómeno de la contaminación es un proceso extraordinariamente raro, y el contaminante se encuentra en el alimento de forma muy excepcional, pero otras veces puede ser consecuencia de los propios procesos que dan origen a los alimentos, como son los lugares donde se producen, almacenan, transportan, etc. En este segundo caso, el proceso de contaminación es suficientemente posible, y el alimento requiere de tratamientos tan importantes como la esterilización, la pasteurización, etc. Con todo ello, lo que se pretende es asegurar la calidad sanitaria del alimento que impida el primer paso: que el consumo de un alimento ponga en peligro la salud o, aún peor, la vida de los consumidores. Una segunda manera de abordar la calidad nutritiva de un alimento es estudiando o determinando su calidad organoléptica. Una de las funciones más importantes de los alimentos es la de producir placer y satisfacción a la persona que los consume; en este sentido, las características organolépticas (color, sabor, olor, textura) son de trascendental importancia, porque a través del estímulo de los receptores visuales, gustativos, olfativos y táctiles se produce un conjunto de sensaciones que se pueden traducir en impresiones agradables o desagradables, y que en definitiva desencadenan una conducta de aceptación o repulsión, o incluso de indiferencia, respecto a un alimento. Estas características, que indirectamente pueden estar estableciendo el grado de madurez o la bondad de la manipulación, del almacenamiento, de la conservación, etc., dependiendo de que se trate de productos más o menos procesados, animales o vegetales, o derivados de ellos, y que estos estén tecnológicamente conservados o en estado natural, pueden condicionar el grado de aceptación del alimento por el consumidor. La calidad de un alimento, entendida como el conjunto de sus características organolépticas, tiene un gran interés para la industria agroalimentaria, puesto que, además de servir para identificar un determinado producto, lo hace, como ya se ha comentado, deseable o no por el consumidor. Por último, la calidad nutritiva propiamente dicha es función de su contenido en nutrientes y está relacionada con el beneficio que el alimento proporciona al consumidor una vez ingerido y de

F. Pérez Llamas | E. Larqué Daza | S. Zamora Navarro

la capacidad que éste presenta para ser digerido, absorbido, y en definitiva utilizado, bien sea para fines energéticos, estructurales o reguladores. El análisis químico permite conocer, incluso a veces con una gran precisión, la concentración de un nutriente presente en el alimento, pero este tipo de análisis no garantiza que dicho nutriente pueda ser aislado del alimento mediante los procesos digestivos, ni tampoco permite saber cuánto de él será absorbido y menos aún la cantidad que va a ser utilizada en el metabolismo o incorporada a los tejidos del individuo. Para resolver este problema, se necesita conocer no sólo la cantidad total de un nutriente presente en el alimento, que la proporciona el análisis químico, sino la proporción del nutriente que digestiva y metabólicamente está disponible, es decir, lo que se denomina biodisponibilidad del nutriente. Para determinar la biodisponibilidad se dispone de diferentes modelos metodológicos, tanto in vitro como in vivo, que permiten conocer, en ciertos casos con gran precisión, la cantidad de nutrientes que estarían disponibles para ser absorbidos y, por tanto, en condiciones de ser utilizados por el individuo. Los modelos in vitro abarcan una gran variedad de técnicas, químicas, microbiológicas, enzimáticas, etc. Existen métodos químicos, más o menos complejos, que permiten valorar la fracción disponible del nutriente, como por ejemplo las técnicas que determinan la lisina disponible. También se dispone de métodos microbiológicos, como los empleados para medir el aminoácido azufrado metionina o el triptófano, basados en el grado de desarrollo de un cultivo bacteriano. Otros métodos se basan en simular en el laboratorio las condiciones del proceso de digestión, mediante la incubación en agitación del alimento en presencia de enzimas (pepsina, tripsina, papaína), a distintos valores de pH, generalmente a una temperatura de 37 ºC, y durante diferentes tiempos dependiendo del proceso que se desea simular, digestión gástrica o intestinal. Por último, una serie de métodos determinan la biodisponibilidad in vitro mediante procesos de digestión química o enzimática, seguidos de modelos de diálisis de los componentes alimentarios a través de una membrana de celulosa semipermeable con un determinado tamaño de poro, si-

mulando así en conjunto los procesos de digestión y absorción. Los modelos in vivo constituyen el método biológico, que implica la utilización de animales de experimentación vivos y está basado en suministrar a éstos el alimento o componente alimentario que se desea investigar. El método biológico permite valorar la eficacia digestiva a partir de la cantidad absorbida mediante el denominado coeficiente de digestibilidad, que mide la proporción del nutriente que es absorbida respecto a la cantidad ingerida del mismo. Por otro lado, permite determinar la proporción de éste que es utilizada con fines energéticos e incluso con fines plásticos o estructurales, mediante el empleo de cámaras respiratorias o cámaras metabólicas, en las que se puede determinar el valor biológico y el coeficiente de utilización neta de la proteína, el coeficiente de eficacia en crecimiento, el valor productivo de la grasa o de la proteína, etc. Por tanto, mediante el método biológico se puede valorar, con suficiente precisión, la biodisponibilidad de distintos nutrientes contenidos en un alimento o en una dieta completa. Pero además de su valor como medida de la calidad nutritiva de los alimentos, también puede ser utilizado para otros objetivos, como son los estudios de la influencia que los procesos tecnológicos o culinarios tienen sobre la cantidad y calidad de los componentes alimentarios, o bien de la respuesta fisiológica del individuo, tanto en lo que se refiere al proceso digestivo como en lo que atañe a los procesos metabólicos.

3.Valoración energética de los alimentos La energía se puede obtener de los alimentos, y más concretamente de los tres macronutrientes (hidratos de carbono, proteínas y lípidos) y del alcohol etílico contenidos en los mismos. Por tanto, el valor energético de un alimento dado dependerá de su contenido en los citados componentes. La estimación de valor energético bruto de los alimentos (in vitro), se realiza mediante una bomba calorimétrica que contiene de 25 a 30 atmósferas de oxígeno y que dispone de una cámara donde se introduce una fracción de peso conocido del ali-

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Capítulo 2.18.


Tabla 1. CALOR DE COMBUSTIÓN Y ENERGÍA BIOLÓGICAMENTE DISPONIBLE Calor de combustión (kcal/g)

Proteínas Hidratos de carbono Lípidos Alcohol

5,6 4,1 9,4 7,1

mento que se quiere valorar; se produce en esta cámara su combustión completa (oxidación), y el calor generado en dicha combustión se transmite a través de las paredes de la cámara y eleva la temperatura de una masa de agua de volumen conocido que la rodea y envuelve. Finalmente, dicho incremento en temperatura es traducido en calorías. El calor de combustión o valor energético bruto de los macronutrientes y del alcohol se recoge en la Tabla 1. Sin embargo, y más que el contenido en energía bruta de los alimentos, es de interés desde el punto de vista alimentario y nutricional la valoración de la energía metabolizable, es decir, de la fracción de la misma que puede ser utilizada por el organismo. La oxidación de hidratos de carbono, proteínas, lípidos y alcohol en el organismo (medida in vivo), ocurre de forma similar, pero no idéntica, a la medida in vitro. Hay dos aspectos interesantes que se debe destacar: 1. La absorción intestinal de estos compuestos en el organismo no es del 100%. Por tanto, se tiene que restar al valor energético bruto las pérdidas de energía que se producen como consecuencia de la eliminación fecal de los nutrientes no absorbidos. 2. La oxidación no es completa hasta CO2 y agua para todos los compuestos. En el caso de las proteínas, además de CO2 y agua, se excreta urea como producto final de su catabolismo, y las moléculas de urea todavía contienen energía, concretamente 1,25 kcal/g de proteína oxidada, cantidad que también tendrá que restarse al valor energético bruto. Por tanto, en el organismo, la cantidad de energía extraída es aproximadamente de 4 kcal/g en el caso de la oxidación de hidratos de carbono y proteínas, de 9 kcal/g en el caso de la oxidación de lípidos y

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Absorción (%)

92 99 95 100

Pérdida en orina (kcal/g)

Factor de Atwater

1,25 Trazas

4 4 9 7

de 7 kcal/g para el alcohol. Conociendo los contenidos de estos cuatro componentes en el alimento, se puede estimar la cantidad total de energía en el mismo. Los citados valores (4, 4, 9 y 7 kcal/g), deducidos por Atwater et al. de sus clásicas investigaciones de digestibilidad y balance, son conocidos como “factores de Atwater” (Tabla 1). Dichos factores fueron revisados posteriormente y considerados como satisfactorios para la estimación del valor energético de los alimentos. El sistema de Atwater sigue vigente en la actualidad, constituyendo en muchos casos la base para el cálculo del valor energético en las Tablas de Composición de Alimentos, así como para la estimación del gasto energético.

4.Valoración físicoquímica de los alimentos El estudio de la calidad nutritiva de los alimentos por métodos físico-químicos se puede abordar atendiendo a muy diversos criterios, entre los que cabe destacar el objetivo planteado en el estudio, la clase de alimento, la disponibilidad tanto de la muestra como de la instrumentación científica requerida, así como el tipo y la concentración del nutriente que se pretende investigar. El planteamiento de este apartado no es la descripción detallada de unas técnicas determinadas, ya que para ello existen textos específicos a los que el lector puede recurrir en caso de necesidad, sino el de dar una visión general de los métodos más usuales en este tipo de estudios. Se pueden considerar, dentro de la valoración físico-química de los alimentos, dos grandes grupos de estudios:


1. El análisis general de los alimentos, que nos aporta una información cuantitativa y aproximada de la composición nutritiva. 2. Los análisis específicos de los alimentos, que proporcionan, además de una descripción cuantitativa más fiable, una información sobre la calidad de los diferentes nutrientes que componen ese alimento en particular.

4.1. Análisis general de los alimentos El primer paso en la valoración físico-química de los alimentos es el análisis del contenido de los principios inmediatos. Este primer estudio aproximativo de la calidad nutritiva de los alimentos fue diseñado por investigadores de la “Estación Experimental de Wende”. Ofrece una información cuantitativa en muchos casos incierta y, por tanto, bastante limitada, pero sigue realizándose como paso previo en el conocimiento de la calidad nutritiva de los alimentos. Tras obtener una muestra bien homogenizada del alimento, se determinan los contenidos de las seis fracciones mayoritarias que lo constituyen: a) Agua. b) Cenizas totales. c) Proteína bruta. d) Extracto etéreo. e) Fibra bruta. f) Materia extractiva libre de nitrógeno. El análisis se hace directamente para cinco de estas fracciones y la sexta se determina por diferencia hasta 100, tras expresar las cinco restantes como porcentajes de la muestra.

4.1.1. Agua El contenido en agua o humedad de un alimento se define como la pérdida de peso que experimenta una muestra sometida a desecación hasta alcanzar un peso constante, y la forma más usual y simple de análisis es mediante desecación en estufa a presión atmosférica (105 ºC) o a vacío (40 ºC). Otros métodos alternativos, más sofisticados pero también más precisos, son los termogravimétricos, de conductividad y de resonancia magnética nuclear.

4.1.2. Cenizas totales Las cenizas totales se corresponden con la materia inorgánica del alimento y se obtienen mediante incineración en horno mufla a 450 ºC hasta peso constante. El proceso se puede acelerar mediante la adición, después de enfriar, de unas gotas de ácido nítrico y posterior calentamiento a 450 ºC durante unas horas (mineralización por vía seca). La información que proporciona el análisis de esta fracción es escasa y limitada, porque indica únicamente el contenido total en minerales. Sin embargo, el análisis es sencillo y útil para determinar por diferencia la sexta fracción. Además, es un método de rutina, previo y necesario para el estudio del contenido de un determinado mineral, pues mediante la mineralización se consigue la concentración del mismo en la muestra.

4.1.3. Proteína bruta La cuantificación de proteínas en los alimentos se realiza generalmente de forma indirecta y aproximada, de ahí que se utilice el término de “proteína bruta” para referirse a esta fracción. Se estima, por convenio internacional, a partir del producto resultante de la multiplicación del contenido total de nitrógeno en el alimento por un factor de conversión de nitrógeno en proteína (6,25), basado en el contenido de nitrógeno (16%) en la proteína (16 g N x 6,25 = 100 g proteína). Se trata de un método de precisión e información limitadas, ya que se basa en dos supuestos falsos: 1. Que todo el nitrógeno contenido en el alimento se encuentra formando parte de proteínas. 2. Que todas las proteínas contienen un 16% de nitrógeno. No obstante, también hay que decir que se sigue utilizando y es aceptado como método de rutina, ya que la fracción mayoritaria del nitrógeno del alimento, con gran diferencia, se encuentra en forma de proteína. Además, muchas proteínas contienen el citado porcentaje de nitrógeno (Tabla 2). El método clásicamente más utilizado en la cuantificación del nitrógeno total en alimentos es el método de Kjeldahl (1883), basado en la mine-

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Capítulo 2.18.


Tabla 2. FACTORES DE CONVERSIÓN DE NITRÓGENO EN PROTEÍNA Alimentos

Leche y derivados Carnes y pescados Huevos Maíz Judías Guisantes Arroz Trigo Avena Mijo Cebada Centeno Soja Cacahuetes Avellanas Nueces Girasol Almendras

% de nitrógeno en la proteína

Factor de conversión

15,7 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 16,8 17,1 17,1 17,1 17,1 17,1 17,5 18,3 18,9 18,9 18,9 19,3

6,38 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 5,96 5,83 5,83 5,83 5,83 5,83 5,71 5,46 5,30 5,30 5,30 5,18

ralización de la muestra en ácido sulfúrico concentrado, formación de sulfato de amonio, y posterior desprendimiento del amoniaco en un medio básico fuerte (NaOH al 30%). El amoniaco desprendido es fijado en un ácido débil (H3BO3), y posteriormente valorado por titulación volumétrica mediante HCl y colorantes indicadores ácido-base. Con esta técnica se cuantifica sólo el nitrógeno orgánico de la muestra (grupos amino); por tanto, no se valoran los nitratos y nitritos, pero sí compuestos nitrogenados no proteicos, tales como aminoácidos libres, bases púricas y pirimidínicas, creatina y creatinina, aminas biógenas, urea y otras amidas, etc. No obstante, las cantidades de estos compuestos no proteicos en los alimentos suelen ser muy bajas. Otro procedimiento alternativo es el método de Dumas (1831), en el que, tras la combustión de la muestra, los óxidos de nitrógeno se reducen catalíticamente en presencia de cobre a gas nitrógeno, que es cuantificado en un detector de conductividad térmica. Con esta técnica se valora todo el nitrógeno de la muestra, incluido el inorgánico (nitratos y nitritos). En cuanto al factor de conversión de nitrógeno en proteína, salvo que se indique lo contra-

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rio, o bien, y excepto en el estudio de algún tipo de alimento en particular, por convenio internacional, se utiliza el valor de 6,25. Sin embargo, como puede observarse en la Tabla 2, el contenido de nitrógeno proteico difiere entre alimentos (16-19%) y, por ende, difiere también el factor de conversión de nitrógeno en proteína (5,18-6,38). Existen otros métodos alternativos para el análisis cuantitativo de proteínas en los alimentos, que ofrecen una información mucho más precisa y fiable; son los métodos de valoración directa, como se comentará más adelante.

4.1.4. Extracto etéreo El extracto etéreo, o contenido en grasa bruta del alimento, es la fracción obtenida tras la extracción con disolventes apolares (éter etílico, éter de petróleo, cloroformo o benceno) del componente liposoluble del alimento. Se trata también de un método aproximativo, pues se extraen junto con los lípidos otros componentes liposolubles, tales como pigmen-


Tabla 3. EFECTOS DEL MÉTODO DE WENDE SOBRE EL ALIMENTO EXENTO DE GRASA Componente alimentario

Proteína Almidones y azúcares Celulosa Hemicelulosa Lignina

Ebullición con SO4H2 (1,25%)

Ebullición con KOH (1,25%)

Extracción parcial Extracción completa Extracción ligera Extracción variable Extracción ligera

Extracción completa Extracción ligera Extracción extensa Extracción extensa

tos (clorofilas, carotenoides, licopeno, etc.) o resinas. A pesar de ello, se acepta como método de referencia, pues el error que se comete es relativamente bajo dado que el componente liposoluble mayoritario del alimento está constituido por las grasas neutras (triglicéridos). La técnica más empleada es el método de Soxhlet, basado en la extracción con éter etílico (libre de peróxidos), a una temperatura de 60 ºC, durante 6 horas, previa deshidratación parcial de la muestra con sulfato sódico anhidro.

4.1.5. Fibra bruta La fracción denominada fibra bruta se define como el residuo insoluble que se obtiene tras la ebullición sucesiva de la muestra con ácido y álcali débiles, y posterior eliminación de la grasa por extracción con un disolvente apolar como la acetona (método de Wende). Inicialmente se pensó que se correspondía con la porción no digestible del alimento. Actualmente se sabe de la inexactitud del método, pues, como se puede apreciar en la Tabla 3, pequeñas cantidades de celulosa y cantidades mayores de hemicelulosa y lignina no se cuantifican con el mismo, por lo que se puede considerar un método de poca utilidad, aunque tiene la ventaja de ser bastante simple y poco costoso.

4.1.6. Materia extractiva libre de nitrógeno La materia extractiva libre de nitrógeno (MELN) es la fracción formada por los hidratos de carbono

digestibles, es decir, una mezcla de almidones, dextrinas, féculas, monosacáridos (pentosas y hexosas) y disacáridos (sacarosa, maltosa y lactosa), aunque también incluye, como ya se ha comentado anteriormente, parte de la hemicelulosa y de la lignina del alimento cuando la fracción anterior se determina por el método de Wende. En general, es este último componente alimentario el que se determina indirectamente, por diferencia entre 100 y el total de las fracciones analíticamente determinadas. Por tanto, la fiabilidad del contenido de esta última fracción dependerá lógicamente de la de los métodos empleados en la determinación de las restantes cinco fracciones. No obstante, también se han diseñado métodos directos específicos para la determinación de los contenidos totales en azúcares y en almidones (físicos, químicos y enzimáticos), como se describirá más adelante.

4.2. Análisis específicos de los alimentos Sería imposible describir aquí la enorme cantidad de métodos disponibles para el estudio más detallado de la calidad nutritiva de los alimentos, entre los que se encuentran los diseñados para cuantificar directamente y con extraordinaria precisión el contenido de todos y cada uno de los nutrientes, así como aquellos para identificar y valorar la calidad de los mismos, por lo que se comentarán tan sólo los que, en opinión de los autores, pueden tener un mayor interés.

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Capítulo 2.18.


4.2.1 Proteína y aminoácidos 4.2.1.1. Cuantificación de la proteína total Los métodos directos de cuantificación de la proteína se basan en algunas características propias de las estructuras proteicas, como la capacidad de reducir determinados iones, propiedades del enlace peptídico o el contenido de algún aminoácido en particular, y a partir de estos datos se puede deducir la cantidad total de proteína presente en la muestra. Entre las técnicas colorimétricas diseñadas para este fin se encuentran: el método de Lowry (1951), basado en la cuantificación de los grupos fenólicos, que permite valorar el aminoácido tirosina, único aminoácido fenólico de las proteínas; el método de Bradford (1976), que cuantifica los aminoácidos básicos y aromáticos; el método de Biuret (1914), basado en la reacción coloreada característica del enlace peptídico, y el método del ácido bicinconínico, basado en la propiedad de las proteínas de reducir el ión cúprico a cuproso, que es un método mucho más sensible y fiable que los anteriores. Otros métodos permiten cuantificar la proteína en combinación con el método de Kjeldahl, ya descrito anteriormente, como es el caso del análisis de proteína verdadera, que se basa en la propiedad que tienen las proteínas de precipitar en presencia de sulfato de cobre; tras el proceso de precipitación, se separa el sobrenadante por filtrado y, una vez obtenido el precipitado, éste último se analiza por un sistema de Kjeldahl, determinando así el contenido total de nitrógeno, que en este caso sí es exclusivamente de naturaleza proteica. 4.2.1.2. Separación e identificación de proteínas La separación se lleva a cabo mediante electroforesis (1950). Con esta técnica, las moléculas proteicas o peptídicas, bajo el efecto de un campo eléctrico, se van desplazando a una determinada velocidad, dependiendo de la carga y del peso molecular de las moléculas. Tras la migración, se puede realizar la identificación de las distintas fracciones mediante colorantes y reacciones de coloración específicas. 4.2.1.3. Aminograma La identificación y cuantificación de cada uno de los aminoácidos que constituyen las proteínas

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(aminograma) se lleva a cabo mediante cromatografía de intercambio iónico tras hidrólisis previa, que será ácida para todos los aminoácidos, excepto el triptófano (hidrólisis básica) y los aminoácidos azufrados metionina y cisteína, que requieren oxidación total previa a la hidrólisis, transformándose en metionina sulfona y sulfóxido y en ácido cisteico, respectivamente. Los aminoácidos se van separando al ser sometidos a gradientes de pH y temperatura, en función de su punto isoeléctrico y peso molecular, y se eluyen según un tiempo de retención determinado. Se trata de una técnica de gran interés, ya que aporta información tanto cuantitativa como cualitativa. Además, el estudio del aminograma es un paso previo y obligado para el cálculo de diversos índices químicos de calidad nutritiva de la proteína, que aportan, al menos algunos de ellos, unos resultados muy próximos a los obtenidos por los métodos biológicos. 4.2.1.4. Índices químicos de calidad proteica La valoración de la calidad nutritiva de una proteína por índices químicos se puede llevar a cabo a partir del estudio del aminograma y por comparación con una proteína patrón, considerada, por convenio, de máxima calidad o de “calidad proteica = 100”. Existen diversos patrones de calidad proteica 100, como la mezcla de caseína y metionina, adicionada ésta última al 5%, la mezcla estándar de aminoácidos esenciales recomendada por la FAO, o bien la más frecuentemente utilizada, que es la proteína de polvo de huevo completo desecado. En la Tabla 4 se muestra la composición en aminoácidos esenciales de ésta última y de una proteína en estudio que se tomará como ejemplo en este apartado, la del arroz. En el estudio se consideran los ocho aminoácidos esenciales y también se incluyen los dos semiesenciales (tirosina y cisteína). Block y Mitchell consideraron que la calidad nutritiva de una proteína dependía de la deficiencia en algún aminoácido esencial. En consecuencia, calcularon la relación en tanto por ciento entre el contenido de cada aminoácido esencial de la proteína en estudio y el contenido de ese mismo aminoácido en la proteína patrón, denominada “relación huevo del aminoácido” (Tabla 4). El aminoácido limitante de la proteína en estudio, según el concepto de Block y Mitchell, será aquél que presente el menor valor de relación huevo (en el ejem-


Tabla 4. AMINOÁCIDO LIMITANTE Y CÓMPUTO QUÍMICO DE LA PROTEÍNA DE ARROZ Aminoácidos

% en la proteína de huevo

% en la proteína de arroz

Relación huevo

Cisteína Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Tirosina Treonina Triptófano Valina

2,4 6,3 8,0 9,2 7,2 4,1 4,5 4,9 1,5 7,3

1,9 4,5 4,4 8,0 3,6 1,6 3,8 3,5 1,0 6,8

79 71 55 87 50 39 84 71 67 93

plo de la Tabla 4, es la metionina), y la valoración química de la proteína, cómputo químico, puntuación química o Chemical Score es el valor numérico de la relación huevo del aminoácido limitante (en este caso, 39), que nos informa que a la proteína en estudio le falta el 61% para llegar a la calidad de la proteína del huevo. Sólo para determinadas proteínas, aquellas que presentan un único aminoácido limitante, la valoración química se correlaciona de forma significativa con los índices biológicos. En estos casos, la adición del aminoácido limitante a la proteína en estudio puede mejorar su calidad nutritiva. Oser pensó que sería más apropiado, para valorar la calidad nutritiva de una proteína, considerar no sólo la relación huevo del aminoácido limitante, sino la de todos los aminoácidos esenciales, por lo que diseñó el “índice de aminoácidos esenciales de Oser” (AAE), que se define como la media geométrica de las relaciones huevo de los 10 aminoácidos considerados (en el mismo ejemplo anterior, el valor de este índice es de 67). El índice de Oser se correlaciona más que el cómputo químico con el valor biológico, índice biológico que se describirá más adelante. Posteriormente, Mitchell introdujo una pequeña variación en el índice anterior, pasando a denominarse “índice de Oser modificado por Mitchell” (MAAE). Dado que la cisteína se forma a partir de la metionina, y la tirosina a partir de la fenilalanina, la modificación consistió en sumar tanto en la proteína del huevo como en la de estudio, previamente,

los dos pares de aminoácidos, tirosina y fenilalanina por un lado, y por otro cisteína y metionina, y a continuación calcular la media geométrica de las ocho relaciones huevo. El valor que se obtiene todavía se asemeja más al valor biológico; en el ejemplo de la proteína de arroz, el valor de este índice es de 68. Otro índice químico de calidad proteica es el cálculo de la lisina disponible, que es aquella que presenta uno de sus dos grupos amino libre, y cuyo valor se correlaciona con el valor biológico de la proteína, por ser un aminoácido esencial que frecuentemente aparece como el limitante en las proteínas. Además, se trata de un aminoácido cuyo grupo amino libre se encuentra especialmente expuesto al bloqueo por azúcares reductores, mediante las denominadas reacciones de Maillard, sobre todo durante la aplicación de los procesos tecnológicos (calefacción). El análisis de la lisina disponible se basa en la reacción de los grupos amino libres con un reactivo específico (dinitrofluorobenceno), con formación del complejo dinitrofenil-aminoácido y posterior cuantificación por colorimetría. 4.2.1.5. Proteína digestible Se han diseñado diversas técnicas para determinar la digestibilidad de la proteína por métodos in vitro, y para su comparación entre distintos alimentos. Son métodos basados en la simulación de los procesos que tienen lugar en el tubo digestivo durante la digestión de los alimentos. La muestra de alimento se incuba en presencia de enzimas

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Capítulo 2.18.


digestivas (proteasas) a pH fisiológico, bien en un baño termostatizado (37 ºC) que permite la agitación constante o bien en estufa (37 ºC). Los métodos in vitro proporcionan sólo una información relativa en la valoración de las cantidades de nutrientes que están disponibles para la absorción, porque es imposible llegar a repetir todas las complejas condiciones que simultáneamente se puedan dar en el tubo digestivo (situación in vivo). No obstante, diferentes autores han mostrado la utilidad de los métodos in vitro en este tipo de estudios, encontrando interesantes correlaciones en los resultados de disponibilidad de nutrientes entre métodos in vivo e in vitro. La técnica clásica empleada en la determinación de proteína digestible es la digestión clorhidropépsica, que consiste en incubar una muestra de alimento en presencia de pepsina y ácido clorhídrico a una temperatura de 37 ºC; tras el filtrado del producto, se determina por el método de Kjeldahl el contenido de proteínas que quedan retenidas en el filtro, y restando este valor al del total de proteína bruta, previamente determinado, se calcula el contenido de proteína digestible. Otras técnicas más complejas incluyen dos etapas, digestión con pepsina a pH 2 y digestión con pancreatina (mezcla de enzimas de origen pancreático) a pH 8 y en presencia de sales biliares, tratando de simular no sólo lo que ocurre en el estómago, sino también lo que ocurre en el duodeno. Este método se aplica también a otros componentes del alimento, como minerales y elementos traza.

4.2.2. Ácidos grasos y colesterol Desde el punto de vista nutricional es importante considerar no sólo la cantidad de grasa de un alimento sino también el tipo de grasa, y éste depende fundamentalmente de los ácidos grasos constituyentes. En los alimentos, los ácidos grasos se encuentran mayoritariamente esterificados con glicerol en forma de triglicéridos, aunque también pueden aparecer minoritariamente como ácidos grasos libres o constituyendo parte de las estructuras de fosfolípidos, mono y diglicéridos, o esteroles. El perfil de ácidos grasos es la “huella digital” de los aceites y grasas, y es característico para cada uno de ellos (Figura 1).

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4.2.2.1. Cuantificación de ácidos grasos La determinación de los distintos tipos de ácidos grasos de un alimento, tanto cualitativa como cuantitativamente, se realiza mediante la utilización de técnicas de cromatografía de gas-líquido. Para aplicar estas técnicas es necesario realizar un tratamiento previo de las muestras que incluye varias etapas: 1. Extracción previa de la grasa del alimento con disolventes apolares. Entre los métodos de extracción recomendados por la American Oil Chemist’s Society (AOCS) se encuentran la utilización de cloroformo: metanol (2:1) (conocido también como método de Folch) o la digestión del alimento con HCl 4N seguido por una extracción con éter etílico. 2. Transesterificación de la grasa extraída para formar ésteres metílicos de los ácidos grasos más volátiles. Para ello usualmente se realizan reacciones de transesterificación de la grasa, bien bajo catálisis ácida, utilizando ácido clorhídrico: metanol a 85 ºC, o bien mediante catálisis básica con trifluoruro de boro o metóxido sódico. 3. Los ésteres metílicos de los ácidos grasos obtenidos son finalmente extraídos con hexano u otro disolvente apolar e inyectados en el cromatógrafo de gas-líquido para ser analizados. Dependiendo de las condiciones cromatográficas y la columna empleada, los ácidos grasos aparecerán separados en un cromatograma, pudiendo ser identificados con la ayuda de los correspondientes patrones comerciales. Para su cuantificación se usan estándares internos como el 13:0, 15: 0 o 17:0, o bien estándares externos. El perfil de los ácidos grasos de un alimento se suele también expresar como porcentaje de los ácidos grasos individuales respecto al total de ácidos grasos extraídos. A partir del perfil de ácidos grasos individuales de un alimento se pueden, además, calcular distintos índices de interés desde el punto de vista nutricional, como son: • Cantidad de ácidos grasos saturados, monoinsaturados y poliinsaturados.Ya que cada uno de estos grupos tiene efectos diferentes sobre la salud del individuo. • Relación de ácidos grasos insaturados/ saturados. Es un indicador de la estabilidad oxidativa de la grasa del alimento. Valores de este índice para diversos alimentos se muestran en la Tabla 5. Cuanto más insaturada sea la grasa


Figura 1. Porcentaje de ácidos grasos presente en diversas grasas y aceites.

de un alimento, mayor posibilidad tendrá de oxidarse. El grado de insaturación de una grasa también puede estimarse mediante la medida del índice de yodo. • Cantidad de ácidos grasos poliinsaturados de la serie n-3 o n-6. Son ácidos grasos con importantes funciones biológicas: son precursores de los eicosanoides, determinan la estructura y fluidez de las membranas biológicas, son señales intracelulares, etc. • Índice aterogénico (IA) e índice trombogénico (IT). Se utilizan para valorar y comparar la posible capacidad aterogénica y trombogénica de la grasa de los alimentos (Ulbricht y Southgate, 1991). (aSI + bSII + cSIII) __________________ IA = (dP + eM + fM’) Donde: SI = 12:0; SII = 14:0; SIII = 16:0; P = suma de las series n-3 y n-6 de ácidos grasos poliinsaturados; M = cis 18:1; M’ = suma del resto de ácidos grasos monoinsaturados; b = 4; a = c = d = e = f = 1.

mSIV _________________________________ IT = (nM + oM’ + p(n-6) + q(n-3) + (n-3/n-6)

Donde SIV = suma de 14:0, 16:0 y 18:0; (n-6) = suma de los ácidos grasos poliinsaturados de la serie n6; (n-3) = suma de los ácidos grasos poliinsaturados de la serie n-3; m = 1; q = 3; n = o = p = 0,5. El índice aterogénico define la capacidad potencial de las grasas para producir agresiones en el endotelio de los vasos sanguíneos (formación de placas de ateroma), en personas especialmente susceptibles. Los alimentos que presentan el menor IA entre los mostrados en la Tabla 5, son: cerdo, pollo y pavo. Según este índice, los alimentos de origen terrestre son tan aconsejables como los de origen marino, o incluso más. La capacidad potencial de un alimento para inducir trombosis o embolia en individuos especialmente sensibles, medida por el índice trombogénico, dependerá fundamentalmente de los contenidos en ácidos grasos poliinsaturados de las series n-3 y n-6. Los alimentos de origen mari-

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Capítulo 2.18.


Tabla 5. ÍNDICES QUÍMICOS DE CALIDAD DE LA GRASA DE DISTINTOS ALIMENTOS Alimento

Cerdo (pierna) Conejo (entero) Cordero (pierna) Pavo (pechuga) Pollo (pechuga) Ternera (pierna) Atún Dorada Merluza Sardina

AGI/AGS

Índice aterogénico

1,83 1,86 1,57 1,77 1,98 1,19 1,97 1,40 2,29 1,50

0,36 0,57 0,53 0,48 0,47 0,72 0,52 0,86 0,61 0,90

Índice trombogénico

1,09 0,81 1,13 1,12 0,93 1,69 0,49 0,82 0,43 0,48

AGI: ácidos grasos insaturados; AGS: ácidos grasos saturados. Fuente: Pérez-Llamas et al., 1998.

no, tales como atún, merluza o sardina (Tabla 5), como es lógico, presentan una clara ventaja frente a los de origen terrestre. Las carnes, como ternera, cordero, pavo o cerdo, ricas en ácidos grasos poliinsaturados de la serie n-6, tienen mayor facilidad para favorecer el desarrollo de trombos, por la presencia de ácido araquidónico (20:4 n-6) y de los eicosanoides de él derivados, sobre todo el tromboxano A2 (TXA2). Por el contrario, los pescados, con los valores más bajos de dicho índice, son ricos en ácidos grasos poliinsaturados de las series n-3, especialmente de ácido eicosapentaenoico (20:5 n-3), que producen eicosanoides de baja capacidad proagregante, como el tromboxano A3 (TXA3). 4.2.2.2. Cuantificación de ácidos grasos trans En los últimos años se está planteando entre la comunidad científica la necesidad de determinar la cantidad de ácidos grasos trans de los alimentos. Estos ácidos grasos trans son ácidos grasos insaturados con dobles enlaces en configuración o geometría de tipo trans, diferentes de los ácidos grasos sintetizados por animales y vegetales que son únicamente con configuración de tipo cis. Los ácidos grasos trans se originan por la hidrogenación parcial de las grasas en la industria, y por la biohidrogenación que produce la flora bacteriana de los rumiantes sobre el bolo alimenticio. Entre los alimentos que aportan a la dieta una mayor

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cantidad de ácidos grasos trans se encuentran productos de bollería, snacks, margarinas, etc.; estos alimentos incluyen en su composición grasas vegetales parcialmente hidrogenadas y suelen contener entre un 10 y un 20% del total de ácidos grasos del alimento como ácidos grasos trans. En la leche, extraída de los rumiantes, los ácidos grasos trans suponen de un 2 a un 7% del total de ácidos grasos. Actualmente la legislación limita la concentración de ácidos grasos trans en fórmulas infantiles a no más del 4% del total de la grasa (DOCE, Directiva 96/4, de 16 de febrero de 1996). La ingesta en la dieta de ácidos grasos trans se ha relacionado con elevación del LDL-colesterol en humanos. Además, se han detectado efectos negativos de los ácidos grasos trans sobre la formación de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga en la etapa perinatal. Hoy día se puede realizar un análisis completo de ácidos grasos cis y trans empleando técnicas de cromatografía gas-líquido con columnas capilares de gran longitud (60-100 m), siendo éste el método de elección de la Association of Official Analytical Chemists (AOAC) para muestras con menos del 5% de ácidos grasos trans en su composición. No obstante, debido al solapamiento que se produce entre algunos isómeros 18:1 trans y el ácido oleico (18:1 cis), no se debe aplicar como única técnica en muestras de aceites hidrogenados que contengan altos niveles de isómeros cis y trans.


Figura 2. Distribución posicional de la fracción de ácidos grasos 18:1 trans en margarina (grasa vegetal hidrogenada industrialmente) y mantequilla (derivado lácteo animal). Fuente: Craig-Schmidt et al., 1992.

La técnica de elección para tales muestras es la cromatografía de gas-líquido en columnas capilares en combinación con otras técnicas, como cromatografía en capa fina de argentación o espectroscopía de infrarrojos. La realización de cromatografía en capa fina de argentación permite la separación de los monoinsaturados cis de los monoinsaturados trans y, con el posterior análisis de las bandas separadas por cromatografía gaseosa, se puede conocer y cuantificar individualmente cada isómero monoinsaturado en cualquier tipo de muestra. Los perfiles lipídicos de isómeros trans de grasas vegetales hidrogenadas industrialmente son muy diferentes de los de las formadas por la biohidrogenación realizada por las bacterias en los rumiantes, aunque actualmente se desconoce el efecto de estos ácidos grasos trans de forma individualizada (Figura 2). 4.2.2.3. Cuantificación de colesterol En las normas de etiquetado sobre propiedades nutritivas de los productos alimenticios, regulado en el Real Decreto 930/1992, se incluye la idoneidad de indicar no sólo la cantidad de grasa bruta,

sino también la cantidad de ácidos grasos saturados, monoinsaturados y poliinsaturados (expresada en g), así como de colesterol (expresada en mg) del producto alimenticio. El colesterol es el principal esterol en la grasa de origen animal, mientras que en la grasa de origen vegetal lo son los fitosteroles. Inicialmente, los estudios clínicos, en animales de experimentación y epidemiológicos parecían indicar que, en general, el colesterol de la dieta elevaba los niveles de colesterol sérico total y de LDL-colesterol y aumentaba el riesgo de aterosclerosis y enfermedad coronaria. Por ello, durante mucho tiempo se ha creído que el colesterol de la dieta influía directamente sobre el colesterol plasmático. Generalmente, el colesterol acompaña en los alimentos a las grasas animales, por lo que su efecto es difícil de disociar del de la propia grasa. Se acepta que un exceso de colesterol en la dieta produce aumento de LDL-colesterol, pero hay que hacer notar que este efecto sólo se aprecia cuando los niveles dietéticos son realmente muy altos y se circunscribe únicamente a los individuos susceptibles. En los demás casos, el organismo hace frente al exceso de aporte dietético mediante la inhibición de su síntesis endógena y el aumento de su excreción

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Capítulo 2.18.


biliar. En la actualidad se recomienda reducir la ingestión de colesterol a menos de 300 mg diarios. La cantidad de colesterol de un alimento se puede cuantificar mediante técnicas de espectrofotometría UV-visible, tras generar un compuesto coloreado que absorba radiación visible a partir del colesterol de la grasa extraída del alimento. Estas técnicas son rápidas de aplicar, pero con ellas es imposible distinguir entre colesterol y fitosteroles. Si se quiere diferenciar entre ambos es necesario utilizar técnicas de cromatografía de gas-líquido, que son más laboriosas pero más precisas (Ulberth et al. 1992). 4.2.2.4. Productos derivados de la oxidación lipídica Los cambios que tienen lugar en los aceites y grasas durante las reacciones de oxidación, fundamentalmente producidas por el calentamiento al que se ven sometidos durante el proceso de fritura en profundidad, incluyen un modelo complejo de reacciones termolíticas, oxidativas y poliméricas. Las diferentes técnicas empleadas para el estudio de la oxidación lipídica están basadas en dos tipos de cambios, primarios y secundarios, que dan lugar a la formación de una serie de compuestos de descomposición volátiles y no volátiles. Entre los productos de descomposición volátiles se incluyen hidrocarburos, aldehídos, cetonas, furanos y ácidos carboxílicos. Estos compuestos son interesantes porque son inhalados por los operarios de las freidurías; algunos permanecen en el aceite y, al penetrar en el producto frito, son ingeridos por el consumidor. Además, tienen olores característicos que influyen en la aceptabilidad organoléptica del alimento frito. Los productos de descomposición no volátiles son polares y no polares. Obviamente, permanecen en el aceite y son absorbidos por el alimento frito e ingeridos por el consumidor. Son indicadores fiables del abuso en la utilización de la grasa, porque su acumulación es constante al no ser volátiles. Se debe prestar mucha atención a los compuestos o sustancias polares, que incluyen ácidos grasos libres, mono y diglicéridos, monómeros, dímeros, polímeros, ácidos grasos oxidados, jabones, y productos de las reacciones de pardeamiento, que pueden aumentar hasta más de un 25% durante los procesos de fritura.

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Un método clásico para valorar el grado de oxidación de una grasa es el índice de peróxidos, llamado inicialmente “índice de Lea” (1931), que se define como la cantidad de yoduro que es oxidado a yodo elemental por los peróxidos, y se expresa como el número de µg de oxígeno activo contenidos en un gramo de grasa. Este método yodométrico no es totalmente específico, pues a medida que se va liberando el yodo, éste puede fijarse a los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados, escapando así a la cuantificación. Además, es de poca utilidad en el estudio de las grasas de fritura, ya que los peróxidos se descomponen durante la fritura. Los métodos de referencia adoptados para valorar la oxidación de las grasas incluyen la valoración de: a) Compuestos polares, mediante cromatografía en columna; se trata de un método simple, exacto y reproducible (AOAC, IUPAC, AOCS). b) Ácidos dienoicos conjugados, mediante absorción en el rango de ultravioleta (AOAC, IUPAC). c) Análisis de ácidos grasos y cociente 18:2 n-6/16:0, mediante cromatografía de gas-líquido (AOCS). d) Triglicéridos polimerizados, mediante filtración en gel, HPLC (IUPAC, AOCS). La gran mayoría de estos métodos, aunque muy precisos, son de larga ejecución, por lo que se han desarrollado varias pruebas rápidas disponibles comercialmente. Entre estas últimas se incluyen: a) Constante dieléctrica medida por el Food Oils Sensor (FOS), que cuantifica las moléculas polares. b) Oxifrit, antiguamente denominado RAU-Test (colorimétrico), para valorar los compuestos oxidados. c) Fritest (colorimétrico), empleado para medir los compuestos carbonilos. d) Spot Test (colorimétrico), cuantifica los ácidos grasos libres. e) Materiales alcalinos contaminantes (colorimétrico), para cuantificar los jabones. f) Veri-fry, para valorar los compuestos polares totales, los ácidos grasos libres y los compuestos alcalinos totales. g) Test RANCIMAT, versión automatizada del test de Swift, que permite determinar la resistencia a la oxidación de aceites y grasas.


4.2.3. Azúcares y almidones La fracción digestible de los hidratos de carbono se compone de los azúcares simples (monosacáridos y disacáridos) de rápida absorción, y de los polisacáridos, (almidones, dextrinas y féculas) de absorción lenta en el intestino, formados por moléculas de glucosa unidas por enlaces α, capaces de ser hidrolizados por las enzimas digestivas humanas. La valoración del contenido total en hidratos de carbono digestibles se realiza tras una hidrólisis química controlada, que transforma el conjunto en azúcares simples, y éstos se determinan por su poder reductor. Se dispone, asimismo, de técnicas que permiten la cuantificación del contenido de azúcares simples, totales e individuales, basadas en sus propiedades cromatográficas o en su acción sobre la luz polarizada. Inicialmente, para la identificación y cuantificación de los azúcares se utilizaba la cromatografía en capa fina; sin embargo, en la actualidad, ésta ha sido sustituida por otras técnicas de mayor precisión, aunque también más complejas y costosas, como la cromatografía de gases y la cromatografía líquida de alta resolución, que permiten la identificación y cuantificación simultánea de pentosas, hexosas, disacáridos, trisacáridos y oligosacáridos. Por otro lado, existen los métodos enzimáticos, muy sensibles y de gran precisión, aunque sólo se pueden aplicar de forma individual para la cuantificación de un tipo de azúcar. La cuantificación polarimétrica de los azúcares es un método sencillo, rápido y reproducible, que se utiliza habitualmente para la determinación del contenido en sacarosa en la industria agroalimentaria (azucarera, láctea, de conservas vegetales, etc.). El método más apropiado para la cuantificación de los almidones es mediante la hidrólisis enzimática con α-amilasa, que sólo hidroliza los enlaces de los polisacáridos digestibles. Tras la hidrólisis, se cuantifica el contenido en glucosa por el método enzimático glucosa oxidasa-peroxidasa.

4.2.4. Fibra alimentaria Un método más fiable que el ya comentado de Wende es el de Van Soest (1967), denominado también de la “fibra neutro-detergente”, que

permite determinar más exactamente el contenido total de celulosa, hemicelulosa y lignina, componentes mayoritarios de los hidratos de carbono no digestibles. Esta técnica proporciona resultados muy similares a los obtenidos por métodos biológicos, y ha sido normalizada por la AFNOR (Association Française de Normalisation) y adoptada como método oficial de análisis por la AOAC. Otro método alternativo es el de la “fibra ácido-detergente”, que es una variante del anterior. Asimismo, se dispone de técnicas específicas para la valoración de los contenidos individuales de cada uno de los tres componentes, celulosa, hemicelulosa y lignina.

4.2.5. Minerales La determinación del contenido de un determinado mineral en el alimento requiere, como paso previo, la mineralización de la muestra. El proceso se puede llevar a cabo por vía seca, como ya ha sido descrito en la determinación de las cenizas totales (ver apartado 4.1.2). Asimismo, la destrucción de la materia orgánica se puede realizar por ebullición en un medio ácido fuerte, como ácido nítrico concentrado, ácido sulfúrico o ácido perclórico (mineralización por vía húmeda), o mediante la aplicación de microondas (radiación energética electromagnética de alta frecuencia). Actualmente siguen vigentes los métodos químicos tradicionales para la determinación de minerales, rápidos, simples y de bajo costo, basados en la formación y cuantificación de complejos coloreados específicos. Sin embargo, cuando se presentan interferencias en el análisis químico, o bien si éste no presenta la suficiente sensibilidad, como en el caso de la determinación de los elementos traza, se recurre a métodos electroquímicos, espectrométricos o cromatográficos. En la actualidad, se dispone de una extraordinaria variedad de técnicas de elevada precisión, con capacidades de detección del orden de ng/kg [partes por billón (10-12), o ppb], para la valoración del contenido de los minerales en los productos agroalimentarios. Entre los métodos electroquímicos se encuentra la polarometría, que permite la identificación y cuantificación de los minerales en disolución sin necesidad de separación previa. No obstante, sigue siendo la espectrometría de absorción atómica la técnica

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más frecuentemente empleada en este tipo de determinaciones, basada en el análisis de un elemento mineral dado a partir de la medida de la energía absorbida por los electrones de la capa externa de los átomos durante su excitación; puede ser de llama, con generador de hidruros, con horno de grafito o electrotérmica.

4.2.6. Vitaminas Las primeras técnicas desarrolladas para la determinación de vitaminas fueron las colorimétricas. Sin embargo, han sido la cromatografía de gases y, sobre todo, la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), las que han permitido determinaciones mucho más precisas, y, más recientemente, se han diseñado métodos basados en el empleo de anticuerpos, moléculas capaces de reaccionar de forma específica y rápida con determinados compuestos, dando lugar a un complejo que puede ser identificado y cuantificado. Son las denominadas técnicas de enzimo-inmunoanálisis o ELISA (Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay). Las vitaminas no se encuentran aisladas, sino unidas por enlaces a otros componentes del alimento; generalmente se encuentran fosforiladas y unidas a proteínas (enzimas). Dichos enlaces deberán ser hidrolizados sin dañar la estructura de la vitamina. Por ello, e independientemente del método seleccionado para la determinación del contenido en vitaminas, será necesario someter a la muestra de alimento a un proceso de extracción, específico para cada vitamina. Se trata de una etapa previa muy delicada y de crucial importancia para obtener resultados satisfactorios. El método biológico, al igual que para otros componentes alimentarios, también es empleado en la cuantificación de vitaminas, como se describirá más adelante. De hecho, es el método de referencia para la determinación de vitaminas D y B1 (AOAC). Asimismo, se utilizan técnicas microbiológicas como método de referencia para la mayoría de las vitaminas del grupo B.

5.Valoración biológica de los alimentos El método biológico implica el empleo de organismos vivos en los ensayos, lo cual puede ser una

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desventaja además del coste que supone, de la mayor duración del tiempo requerido para el estudio y de la necesidad de habitaciones y cámaras metabólicas individuales apropiadas. Sin embargo, permite conocer la biodisponibilidad de los nutrientes y, por tanto, es el de mayor interés desde un punto de vista nutricional y alimentario. Aunque se puede realizar en humanos, lo habitual es que se recurra a animales de experimentación, tales como cerdos, rumiantes, peces y más frecuentemente roedores, especialmente la rata albina de la raza Wistar, utilizada en los estudios estandarizados de digestibilidad de proteínas y balance de nitrógeno de Thomas y Mitchell, como se describirá más adelante. En cualquier caso, la elección de la especie animal dependerá del objetivo planteado en el estudio. Para una más clara comprensión del desarrollo del método biológico y del significado y utilidad de los índices biológicos de calidad nutritiva derivados del mismo, se hace necesaria una breve descripción de un experimento biológico típico.

5.1. Diseño de un experimento biológico El experimento biológico que se describe a continuación corresponde al método diseñado por Thomas y Mitchell para estudios de digestibilidad y balance. La utilidad de este método no es la misma para todos los nutrientes: es útil sólo para estudios de utilización digestiva de energía, proteína, fibra, grasa, minerales y vitaminas, y de utilización metabólica de energía, proteína, minerales y de algunas vitaminas. En cada ensayo se utiliza un lote de 10 animales, ratas de la raza Wistar al destete, cinco hembras y cinco machos, de 21 días de edad (etapa de máximo crecimiento), seleccionadas al azar entre las de peso más homogéneo. Los animales son alojados en cámaras individuales de metabolismo, que permiten el control del alimento ingerido y del agua de bebida, así como la recogida por separado de heces y orina. Un ejemplo de este tipo de jaulas se muestra en la Figura 3. Las cámaras se encuentran dispuestas en una habitación acondicionada, con temperatura (23 ± 1 ºC), humedad (50%) y fotoperiodo (luz: oscuridad = 12:12) constantes.


Figura 3. Células de metabolismo para estudios de digestibilidad y balance.

El ensayo tiene una duración total de 24 días y consta de dos periodos: el periodo inicial de adaptación, de 3 días, durante el cual los animales se adaptan a la dieta experimental, a la cámara metabólica y a las condiciones medioambientales de la habitación, y el periodo experimental, de 21 días, en el que se controla la cantidad de alimento ingerido y se recogen heces y orinas por separado, para su posterior análisis. Los animales son pesados en condiciones de ayuno (12 horas) al principio y al final del periodo experimental, para el cálculo de la ganancia de peso. La dieta experimental tiene unas características bien definidas; se trata de una dieta sintética y de composición fija, ajustada en sustancia seca, elaborada con las siguientes materias primas: proteína (caseína + 5% metionina), grasa (aceite de girasol), sacarosa, fibra (celulosa), un complemento mineral, un complemento vitamínico y almidón, este último en cantidad suficiente para conseguir el 100% de la dieta en sustancia seca. Las materias primas a emplear dependerán, lógicamente, del objetivo del estudio, sustituyéndose sólo aquel componente que sea objeto del estudio, y manteniendo los restantes componentes constantes. Los estudios biológicos se han visto notablemente mejorados en los últimos años, al disponer de la formulación de dietas sintéticas estandarizadas que cubren adecuadamente todos los requerimientos de

energía y nutrientes de roedores. El Comité de Expertos del American Institute of Nutrition (AIN), publicó en 1993 una actualización de dos dietas semisintéticas especialmente diseñadas para experimentos estandarizados con roedores (rata y ratón), denominadas AIN-93G y AIN-93M. La dieta AIN-93G está formulada para las etapas de crecimiento, preñez y lactancia, y la dieta AIN-93M para el mantenimiento de estos animales en su etapa adulta. Las composiciones de estas dietas se muestran en la Tabla 6. Asimismo, en esta misma publicación se describe la composición de los complementos mineral y vitamínico, cuya formulación también ha sido estandarizada. El método biológico permite abordar el estudio del aprovechamiento que el organismo hace de los nutrientes a dos niveles, digestivo (ensayos de digestibilidad) y metabólico (ensayos de balance). Para el primero se requiere el análisis del contenido del nutriente en estudio en la dieta y en las heces, y para el segundo es necesario, además, el análisis del contenido en la orina.

5.2. Estudios de utilización digestiva El término “digestibilidad” se define como la fracción ingerida del componente alimentario (nutriente) que no es recuperada en las heces, e incluye, por tanto, los procesos de digestión y de absorción. Es equivalente al concepto de “absorbido” (I - H). Digestibilidad = cantidad ingerida (I) cantidad en heces (H) Para conocer la cantidad del componente alimentario que es ingerida (I), se calcula la cantidad de dieta ingerida por el organismo y se analiza la concentración del componente en la misma; de igual forma, para conocer la cantidad del componente excretado en heces (H), se determina la cantidad total de heces excretadas por el organismo y se analiza en ellas la concentración del componente en estudio. La digestibilidad de un determinado nutriente ofrece una información limitada, pues dependerá de la cantidad ingerida de dicho nutriente, y no permite, por sí sola, estudios comparativos de calidad entre alimentos. Por ello, se utiliza el índice denominado “coeficiente de digestibilidad” (CD), que

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Capítulo 2.18.


Tabla 6. FORMULACIÓN DE DIETAS SINTÉTICAS PARA ESTUDIOS ESTANDARIZADOS EN ROEDORES Componentes

Dieta AIN-93G (g/kg de dieta)

Dieta AIN-93M (g/kg de dieta)

397,486 200,000 132,000 100,000 70,000 50,000 35,000 10,000 3,000 2,500 0,014

465,692 140,000 155,000 100,000 40,000 50,000 35,000 10,000 1,800 2,500 0,008

Almidón de maíz Caseína Almidón dextrinizado Sacarosa Aceite de soja Fibra Mezcla mineral Mezcla vitamínica L-cistina Bitartrato de colina Terbutilhidroquinona Fuente: Reeves et al., 1993.

se define como la relación porcentual entre lo absorbido (I - H) y lo ingerido (I). Absorbido CD = _____________ x 100 Ingerido I-H CD = _____________ x 100 I En el siguiente ejemplo numérico se puede comprobar cómo dos alimentos (A y B) pueden contener proteínas con la misma digestibilidad pero con diferente coeficiente de digestibilidad (CD): La cantidad de proteína ingerida del alimento A es de 30 g y la del alimento B es de 20 g, y la cantidad de proteína (nitrógeno x 6,25) excretada en heces del alimento A es de 15 g y la del alimento B es de 5 g. La digestibilidad es la misma (15 g), pero el CD en el alimento A es del 50%, mientras que en el B es del 75%. La proteína del alimento B es de mayor calidad que la del alimento A. Sin embargo, hasta este momento se ha asumido aquí que la fracción del nutriente encontrada por análisis en las heces procede en su totalidad del alimento no absorbido (origen exógeno), y esto es falso, pues una pequeña parte de ese mismo nutriente encontrada en las heces, que es variable dependien-

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do del nutriente, procede del propio organismo (origen endógeno). Por ello, es más apropiado hablar de digestibilidad aparente o de coeficiente de digestibilidad aparente. Es el caso del nitrógeno (proteína), y de los lípidos, vitaminas y minerales. Para el caso particular de la proteína, como se describe más adelante, el método de Thomas y Mitchell permite la determinación de la digestibilidad verdadera y del coeficiente de digestibilidad verdadero, pues ofrece la posibilidad de valorar la cantidad de nitrógeno excretado en heces que es de origen endógeno. La situación se puede complicar más si se considera que una parte de ciertos nutrientes no absorbidos en el tubo digestivo tampoco es recuperada en las heces, pues son utilizados como alimento por la microflora intestinal. No obstante, y a pesar de la enorme complejidad de los procesos de digestión y de absorción, el método biológico ofrece una información fiable y útil sobre la utilización digestiva de los nutrientes y, por ende, de la calidad nutritiva de los alimentos que los contienen.

5.3. Estudios de utilización metabólica La retención o utilización metabólica se determina mediante el estudio del balance, que se define


como la fracción ingerida del componente alimentario (nutriente) que no es recuperada ni en las heces ni en la orina, y es equivalente al concepto de “retenido” (I - H - O). Balance = cantidad ingerida (I) - cantidad en heces (H) - cantidad en orina (O) Los estudios de balance nos permiten conocer la fracción del componente alimentario que es retenida en los tejidos por el organismo tras los procesos metabólicos. Al igual que en el apartado anterior, para realizar estudios comparativos de calidad nutritiva entre alimentos se utiliza un índice, en este caso denominado “retención porcentual” (RP), que se define como la relación porcentual entre lo retenido y lo absorbido. Para conocer la cantidad del componente alimentario que es excretado en orina (O), es necesario recoger la orina durante todo el periodo experimental, y determinar la concentración del nutriente en estudio en la misma, además de determinar la cantidad de nutriente ingerida (I) y la excretada en las heces (H). Y también, de forma similar a lo descrito para la digestibilidad y el coeficiente de digestibilidad, se puede hablar de dos situaciones, retención porcentual aparente o verdadera, dependiendo de si se tiene o no en cuenta la fracción de nutriente de origen endógeno, y que por tanto no procede del alimento ingerido (origen exógeno). Retenido RP = _____________ x 100 Absorbido I-H-O RP = _____________ x 100 I-H

5.4. Estudios biológicos específicos de la proteína Todo lo anteriormente descrito sobre el método biológico es aplicable directamente a la proteína; bastaría con sustituir la fuente proteica de la dieta experimental (caseína + metionina al 5%) por aquella proteína que se desee investigar. Pero, además, este macronutriente ha sido objeto de

un estudio específico, mediante el desarrollo de un método estandarizado diseñado por Thomas y Mitchell, que permite el cálculo de los índices biológicos verdaderos. En el caso particular de la proteína, la fracción nitrogenada excretada en heces y orina que no procede del alimento, es decir, que es de origen endógeno, puede llegar a ser considerable; en la excreción fecal especialmente, donde se eliminan restos celulares de la mucosa intestinal, restos enzimáticos y restos de la microflora intestinal. El nitrógeno fecal de origen endógeno depende de la cantidad de alimento ingerido, mientras que el nitrógeno urinario de origen endógeno es dependiente del tamaño del animal. Para la valoración del nitrógeno de origen endógeno excretado en heces y orina, fue necesario el diseño de una dieta sintética, denominada dieta endógena, que tiene la importante propiedad de que la proteína es utilizada en su totalidad para el mantenimiento del organismo, y nada de ella es excretado ni en heces ni en orina. Para su elaboración se utiliza una fuente proteica de máxima calidad (caseína + metionina al 5%), adicionada a la dieta exactamente en una concentración del 4% en sustancia seca. Esta dieta endógena ha sido especialmente diseñada para la rata Wistar, capaz, en estas condiciones, de absorber la proteína al 100% y de que toda ella sea retenida en los tejidos, dada su máxima calidad y, como es sabido, la utilización metabólica del nitrógeno depende de la presencia y contenido de todos los aminoácidos esenciales en la proteína. De esta forma, el nitrógeno que se excreta es sólo de origen endógeno, tanto en las heces como en la orina. El animal recibe esta dieta con anterioridad al periodo experimental, durante el denominado periodo endógeno, de 6 días de duración; los tres primeros días son de adaptación, para que los animales se adapten a la dieta, y en los tres días siguientes se controla la ingesta y se recogen por separado heces y orina, para su posterior análisis de nitrógeno. Finalmente, para el cálculo de los índices biológicos verdaderos de calidad proteica, se necesitará conocer los siguientes parámetros: cantidad de nitrógeno excretado de origen endógeno en heces (He) y orina (Oe), cantidad de nitrógeno ingerido durante el periodo experimental (I), cantidad de nitrógeno excretado durante el periodo experimental en heces

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Capítulo 2.18.


y orina, en este último caso el origen del nitrógeno eliminado en heces (Ht) y orina (Ot) es doble, endógeno (animal) y exógeno (alimento). Además del coeficiente de digestibilidad verdadero (CDV), el método permite el cálculo del valor biológico de la proteína (VB), definido como la relación porcentual entre lo retenido y lo absorbido, y el coeficiente de utilización neta de la proteína (NPU), que es la relación porcentual entre lo retenido y lo ingerido. I - (Ht - He) CDV = ______________ x 100 I I - (Ht - He) - (Ot - Oe) VB = __________________________ x 100 I - (Ht - He)

5.5. Estudios biológicos específicos de vitaminas Se han desarrollado diversos métodos biológicos específicos para valorar la eficacia de las vitaminas, tanto hidrosolubles como liposolubles. Son básicamente tres las estrategias en las que se basan los métodos biológicos para el estudio de las vitaminas: a) Análisis de la excreción urinaria, aplicado a la valoración de vitaminas C y del grupo B. b) Medidas basadas en las propiedades fisiológicas de las vitaminas, utilizadas para estudios de las vitaminas A, D, E y C. c) Determinaciones de la concentración de vitaminas en órganos o tejidos diana, que son de utilidad para aquellas vitaminas que se almacenan en el organismo. En el caso concreto de los estudios de vitamina C, será necesario utilizar cobayas o primates, pues sólo en estos animales la vitamina C es esencial. A continuación se describen brevemente algunos ejemplos de estas tres estrategias. a) Análisis de la excreción urinaria de vitaminas. Las medidas se pueden realizar directamente sobre las propias vitaminas hidrosolubles, o bien sobre determinados compuestos intermediarios del metabolismo de las vitaminas. Las vitaminas hidrosolubles, cuando se ingieren en exceso en la dieta, se excretan por vía urinaria en

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cantidades relativamente elevadas, ya que su capacidad de acumulación en los tejidos es muy limitada. Esta característica puede ser utilizada tanto para conocer el estado nutricional del individuo como para valorar la eficacia del suplemento vitamínico en estudio. Los resultados de eliminación urinaria se comparan con los obtenidos en una población de referencia, en la que se ha comprobado que las necesidades de la vitamina en estudio están cubiertas. Por otro lado, en una situación de déficit vitamínico, algunos compuestos intermediarios del metabolismo de las vitaminas tienden a acumularse y, consecuentemente, aumentan su concentración en orina. Un ejemplo de esto es el estudio de la carencia de vitamina B12. Esta vitamina participa en la reacción de transformación del ácido metilmalónico, formado en el catabolismo proteico y lipídico, en ácido succínico en la mitocondria. La carencia de vitamina B12 ocasiona un aumento de la eliminación urinaria de este metabolito en orina, siendo su concentración proporcional a la deficiencia de vitamina y, por tanto, es un índice útil para valorar la eficacia de un suplemento de vitamina B12. b) Medidas basadas en las propiedades fisiológicas de las vitaminas. Los avances en los conocimientos cada vez más extensos de las propiedades fisiológicas de las vitaminas y de los procesos metabólicos en los que éstas participan han permitido el desarrollo de diversas técnicas biológicas de utilidad en la valoración de la eficacia nutritiva de estos micronutrientes. Un ejemplo es el método biológico diseñado para el estudio de la eficacia de los tocoferoles. La carencia de vitamina E ocasiona, entre otros síntomas carenciales, distrofia muscular. El método biológico se basa en suministrar a los animales, generalmente roedores, una dieta carente de vitamina E durante un periodo de cuatro semanas, al término del cual se le administra el alimento o el suplemento con la citada vitamina y se valora, como medida de eficacia vitamínica, el grado de recuperación que el animal experimenta. En relación con la distrofia muscular, la eficacia se puede valorar mediante un simple análisis bioquímico, por medidas de la creatinuria o de la actividad de la piruvato quinasa en sangre. c) Determinación de vitaminas en órganos o tejidos diana. En las primeras fases de una situación de déficit vitamínico, el análisis


de la concentración sanguínea de vitamina es de poca precisión y utilidad, pues ésta se movilizará de los tejidos de almacenamiento para compensar el déficit; este es el caso, por ejemplo, de la carencia de vitamina A, cuyos valores se mantienen relativamente constantes en sangre hasta que las reservas hepáticas de retinol se encuentran prácticamente agotadas. Por ello, un método más preciso es el análisis de la concentración de vitaminas directamente en el propio tejido u órgano diana. Para cada ensayo se utilizan treinta animales de peso homogéneo y de ambos sexos, distribuidos al azar en tres lotes de 10 animales. Los tres lotes se someten a un primer periodo de 15 días, en el que se suministra a todos los animales una dieta carente de vitamina A. Al término de este primer periodo, se sacrifica un lote y se mide en el mismo la concentración hepática de vitamina, que se expresa por gramo de tejido, y el valor medio obtenido de los 10 animales se considera como valor 0 de la medida. Los otros dos lotes son sometidos a un segundo periodo de 15 días de duración. A un lote se le administra una dieta con un contenido conocido de vitamina pura (lote control), y al otro lote se le suministra el alimento o complemento de la vitamina en estudio. Al término de este segundo periodo, se sacrifican los animales y se mide la concentración hepática, por gramo de tejido, en ambos lotes, y se expresa la eficacia vitamínica del alimento o suplemento en estudio en porcentaje con respecto a la del lote control.

5.6. Otros índices biológicos Las medidas del peso corporal al inicio y al final del periodo experimental permiten determinar la ganancia de peso corporal que experimenta el animal durante el tiempo que recibe la dieta en estudio. A partir de esta ganancia de peso se pueden calcular dos índices biológicos. El primero es el índice de eficacia alimentaria (IEA), que aporta información sobre la calidad general del alimento o dieta total, expresada ésta en sustancia seca, y el segundo, denominado coeficiente de eficacia en crecimiento (CEC), es la ganancia de peso que experimenta el animal por cada gramo de proteína ingerida; por tanto, informa sobre la calidad de la proteína en función del crecimiento del animal.

Incremento de peso IEA = __________________________ Alimento ingerido (ss) Incremento de peso CEC = __________________________ Proteína ingerida Otro método posible para valorar la calidad proteica es la técnica de Cremer, de la que se obtiene un índice biológico que aporta una información equivalente al coeficiente de utilización neta de la proteína (NPU). En este caso, en vez de medir indirectamente la cantidad de proteína retenida, por diferencia entre la ingesta y la eliminación fecal y urinaria, se valora la retención de forma directa, mediante el índice denominado “valor productivo de la proteína” (PPV), cuyo cálculo se hace de la siguiente forma: Se parte de dos lotes muy similares de animales; uno de ellos se sacrifica al inicio del estudio y se determina en él la concentración de proteína corporal; al otro lote se le somete al periodo experimental durante el cual se suministra la dieta con la proteína en estudio. Al final del periodo se sacrifican los animales de este lote y en ellos también se determina la concentración de proteína corporal. La ganancia de proteína corporal se calcula por diferencia entre ambos lotes y se calcula su relación con la proteína ingerida. Incremento de proteína corporal PPV = _______________________________ Proteína ingerida Esta técnica es de gran utilidad cuando los animales en los que se realiza el estudio ofrecen dificultades en la recogida de las heces y orina por separado, como es el caso, por ejemplo, en los peces.

6.Valoración microbiológica de los alimentos A partir de la década de los 70, la preocupación por el posible papel que ciertos alimentos o componentes alimentarios podían tener en la inducción del cáncer llevó al desarrollo de métodos

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Capítulo 2.18.


rápidos, económicos y precisos, basados en el cultivo de determinadas cepas de bacterias, para valorar la capacidad de mutagénesis de ciertas sustancias químicas que pueden estar presentes de forma natural, accidental o voluntaria en los alimentos. Asimismo, estos métodos también son de gran utilidad en el desarrollo de nuevos fármacos. Los microorganismos ofrecen algunas ventajas frente a los organismos pluricelulares complejos; por ejemplo, permiten realizar estudios a corto plazo, ya que sus ciclos de vida son extremadamente cortos, comparados con los de los animales de experimentación: en cada ensayo de genotoxicidad, una amplia población con características homogéneas puede ser expuesta al posible agente mutagénico y, además, el coste económico de este tipo de ensayos es muy inferior al de los realizados en animales de experimentación. Sin embargo, estos ensayos también presentan algunas desventajas, como es el problema de la extrapolación de resultados obtenidos en microorganismos y lo que en realidad puede suceder en organismos eucarióticos pluricelulares. En 1971, Bruce N. Ames desarrolló y publicó una técnica microbiológica denominada test de Ames (Salmonella/mammalian-microsome mutagenicity test), para la valoración de la capacidad de mutagenicidad de sustancias químicas. Muy poco tiempo después, este método fue comercializado usando un sistema internacional estandarizado para la ejecución de ensayos certificados de laboratorios, denominado Good Laboratory Practices (GLP). El test de Ames se utiliza para valorar el efecto potencialmente mutagénico de sustancias químicas a través de la detección de cambios o alteraciones en el genoma de diferentes cepas bacterianas (Salmonella typhimurium y Escherichia coli). La técnica también incluye ensayos en microsomas hepáticos de rata, cuyas actividades enzimáticas son muy similares a las de la especie humana. La alta correlación encontrada entre los resultados del test de Ames y la aparición de cáncer inducido ha hecho que el citado test se haya convertido, actualmente, en el método más utilizado en la valoración del riesgo de mutagénesis y de cáncer inducido por sustancias químicas, y que sea considerado como una herramienta biotecnológica extremadamente valiosa tanto para las industrias agroalimentarias y farmacéuticas como para los

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Ministerios de Sanidad, Agricultura y Medio Ambiente de los países desarrollados.

7.Valoración de sustancias antinutritivas en los alimentos Como ya se ha comentado en la Introducción de este Capítulo, en los alimentos se pueden encontrar, de forma natural, toda una serie de sustancias que disminuyen la calidad nutritiva de los mismos, bien de forma directa, por destrucción de nutrientes, o bien indirecta, inhibiendo o reduciendo su absorción y/o utilización metabólica. Éstas son las denominadas sustancias antinutritivas. Dado que estos compuestos son en su mayoría termolábiles y, por tanto, se destruyen tras la aplicación de calor (tratamientos tecnológicos o procesos culinarios), sus efectos negativos no son demasiado importantes en la alimentación humana, pero sí pueden llegar a serlo en producción animal (ver Capítulo 2.19). Prácticamente, todos los nutrientes se pueden ver afectados por la presencia de sustancias antinutritivas. La identificación y cuantificación de este tipo de sustancias es de interés para las industrias agroalimentarias, y por ello, desde el conocimiento de su existencia en los alimentos y hasta la actualidad, se ha venido desarrollando para su estudio una gran diversidad de técnicas, incluidas las químicas, cromatográficas, enzimáticas, inmunológicas, etc.

7.1. Sustancias antinutritivas que afectan a las proteínas Entre las sustancias antinutritivas que afectan a las proteínas se encuentran las denominadas antiproteasas. Su efecto de reducción o inhibición de la digestibilidad de proteínas se debe a la alta afinidad que tienen por estas enzimas, quimotripsina, papaína, peptidasas, y sobre todo tripsina (antitripsinas); se unen a ellas formando un complejo que inhibe su actividad. Se han encontrado en las leguminosas, también en algunos cereales, en la clara de huevo y en el calostro de mamíferos. La soja, en particular, contiene una gran variedad de estas sustancias, antitripsinas, antiquimotripsinas, antipapaínas y lectinas.


La cuantificación de antiproteasas se puede llevar a cabo mediante diversas técnicas, por ejemplo las inmunológicas y cromatográficas, pero las más sencillas y utilizadas son las enzimáticas. Tras los procesos de extracción y purificación, el extracto se pone en contacto con la enzima en las condiciones óptimas de actividad, y después del proceso de proteólisis se mide la cantidad de producto hidrolizado frente al valor control o valor del producto hidrolizado obtenido en ausencia de la sustancia antinutritiva.

7.2. Sustancias antinutritivas que afectan a los hidratos de carbono Asimismo, en los cereales se han encontrado antiamilasas, otro tipo de sustancias antinutritivas, que de forma similar a las antiproteasas, bloquean las enzimas digestivas. En este caso su efecto inhibitorio es sobre la hidrólisis del almidón. Los métodos de extracción y cuantificación de este tipo de sustancias antinutritivas se basan en los mismos principios empleados para las antiproteasas.

7.3. Sustancias antinutritivas que afectan a los lípidos Los productos derivados de la oxidación lipídica (hidroperóxidos, peróxidos, malón-dialdehído, etc.) también pueden tener actividad antinutritiva, por su interacción específica con los ácidos grasos poliinsaturados, entre los que se encuentran los dos esenciales para la especie humana (linoleico y α-linolénico). Para la identificación y cuantificación de dichos productos derivados de la oxidación, se dispone actualmente de un elevado número de técnicas, específicas para cada producto derivado, como ya se ha comentado anteriormente en este Capítulo (ver apartado 4.2.2).

7.4. Sustancias antinutritivas que afectan a las vitaminas Son numerosas las sustancias antinutritivas conocidas que afectan a las vitaminas. Las hay que destruyen las vitaminas (tiaminasas, sulfitos, ácido ascórbico oxidasa), otras que forman complejos

insolubles y, por tanto, disminuyen su biodisponibilidad (avidina, fitatos, oxalatos), e incluso algunas que presentan una estructura química muy similar, compitiendo con la vitamina en el entorno digestivo o metabólico (antagonistas del ácido fólico, oxitiamina, piritiamina). La técnica de cuantificación dependerá de la naturaleza de la propia sustancia antinutritiva. En el caso de la avidina, un polipéptido de 65 kDa presente en la clara de huevo cruda, que forma un complejo insoluble con la biotina, la determinación se lleva a cabo mediante la cuantificación de esta vitamina tras la incubación con clara de huevo cruda. A partir de la cantidad inicial de biotina añadida y la encontrada tras el periodo de incubación, se determina la cantidad de vitamina ligada a avidina y se calculan las unidades de avidina, correspondiendo una unidad a cada µg de biotina bloqueada.

7.5. Sustancias antinutritivas que afectan a los minerales Los fitatos y oxalatos, además de afectar a vitaminas y proteínas, también tienen actividad antinutritiva frente a determinados elementos minerales, tales como hierro, calcio, zinc o magnesio, con los que forman complejos insolubles, disminuyendo así la biodisponibilidad de estos micronutrientes. Los fitatos (hexafosfatos de inositol) se encuentran presentes en numerosos alimentos de origen vegetal, tales como cereales, legumbres, frutos secos, etc., donde cumplen una función de reserva de fósforo. La cuantificación del ácido fítico, previa extracción en frío con una solución ácida, se puede llevar a cabo por diversas técnicas. Un método ampliamente utilizado es el basado en el fraccionamiento cromatográfico, que permite su separación del resto de los fosfatos de la muestra, y un protocolo sencillo de cuantificación ha sido propuesto por Cilliers y Niekerk (1986), en el que el ácido fítico se eluye con una mezcla de nitrato sódico y ácido nítrico, y a la salida de la columna se valora por formación de un complejo coloreado al reaccionar con cloruro férrico. Actualmente, también se pueden valorar mediante métodos enzimáticos, en los que se utiliza la enzima fitasa, y el fósforo liberado se cuantifica por colorimetría.

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Capítulo 2.18.


La determinación del contenido en oxalatos se puede llevar a cabo tanto por métodos enzimáticos, utilizando oxalato oxidasa y cuantificación de la producción de peróxido de hidrógeno, o bien oxalato carboxilasa y cuantificación de

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la producción de NADH+/NADH, como por métodos cromatográficos, de elevada sensibilidad y especificidad, entre los que se incluyen la cromatografía de intercambio iónico, la cromatografía gaseosa y la HPLC.


8. Resumen  Los alimentos están formados por una gran diversidad de sustancias: nutrientes, compuestos naturales de carácter no nutritivo, contaminantes y aditivos. El conocimiento de todas las sustancias que constituyen los alimentos y el estudio de su utilización (digestiva y metabólica) por el organismo es necesario para valorar o establecer la calidad nutritiva de los mismos. Es por ello que el concepto de calidad nutritiva debe ser considerado en un sentido más amplio. La calidad nutritiva de los alimentos está relacionada con el beneficio que el alimento proporciona al consumidor una vez ingerido, en función de la capacidad que éste presenta para ser digerido, absorbido, y en definitiva utilizado, bien sea para fines energéticos, estructurales o reguladores.  Es necesaria la valoración de la calidad sanitaria o microbiológica de los alimentos, que está relacionada con el grado de contaminación y, por tanto, determina y establece el posible nivel de peligrosidad de un alimento para el potencial consumidor.  Otra forma de abordar la calidad nutritiva de un alimento es estudiando o determinando su calidad organoléptica, pues una de las funciones más importantes de los alimentos es la de producir placer y satisfacción a la persona que los consume. La calidad de un alimento, entendida como el conjunto de sus características organolépticas, tiene un gran interés para la industria agroalimentaria, puesto que, además de servir para identificar un determinado producto, lo hace deseable o no por el consumidor.

 El estudio de la calidad nutritiva de los alimentos por métodos físico-químicos se puede abordar atendiendo a muy diversos criterios, entre los que cabe destacar el objetivo planteado en el estudio, la clase de alimento, la disponibilidad tanto de la muestra como de la instrumentación científica requerida, así como el tipo y la concentración del nutriente que se pretende investigar. El método biológico permite abordar el estudio del aprovechamiento que el organismo hace de los nutrientes a dos niveles, digestivo (ensayos de digestibilidad) y metabólico (ensayos de balance). Para el primero, se requiere el análisis del contenido del nutriente en estudio en la dieta y en las heces, y para el segundo, es necesario, además, el análisis del contenido en la orina.  En este Capítulo se describen diversos métodos analíticos que en la actualidad se aplican en la valoración de la calidad nutritiva de los alimentos, desde diversos puntos de vista: valoración energética, físico-química, biológica y microbiológica, haciendo especial referencia a las técnicas oficiales de análisis de los alimentos, las cuales han sido establecidas por diversos comités de expertos; estas técnicas ofrecen garantías de reproducibilidad y son aceptadas internacionalmente, por lo que deben ser las utilizadas como referencia.

 La calidad nutritiva de un alimento, propiamente dicha, viene determinada tanto por la cantidad como por la calidad de los nutrientes que contiene. Estos dos aspectos, “cantidad” y “calidad”, nos permiten diferenciar entre dos conceptos, el de calidad nutritiva teórica, es decir, su aporte en nutrientes (composición química), y el de calidad nutritiva real, que hace referencia a la proporción de los mismos que puede ser aprovechada por el organismo, tanto desde el punto de vista digestivo como desde el punto de vista metabólico (biodisponibilidad).

643

Capítulo 2.18.


9. Bibliografía Adrian J, Potus J, Poiffait A, Dauvillier P. Análisis nutricio nal de los alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza, 2000. En este texto se describen de forma detallada y actualizada los diversos métodos de análisis de los alimentos. Se trata de un libro que los alumnos pueden utilizar para ampliar sus conocimientos en este Capítulo. Christee WW. Advances in lipid methodology-one. The Oily Press. Scotland, 1992. Libro que describe con detalle los métodos para cuantificar e identificar sustancias lipídicas. Hemming FW, Hawthorne JN. Análisis de lípidos. Editorial Acribia. Zaragoza, 2001. Libro traducido al español sobre métodos de análisis de las distintas clases de sustancias lipídicas. Larqué E, Zamora S, Gil A. Dietary trans fatty acids in early life. A review. Early Human Develop 2001; 65: S31-S41. Revisión sobre los efectos de los ácidos grasos trans en la etapa perinatal; también se describe la forma de evaluación de su ingesta y su cuantificación. Lawson H. Aceites y grasas alimentarios. Tecnología, utilización y nutrición. Editorial Acribia. Zaragoza, 1999. Libro muy completo en el que se describen fundamentalmente aspectos de tecnología de las grasas alimentarias, y métodos para valorar su calidad. Machlin LJ. Handbook of vitamins. I vol. Marcel Dekker. New York, 1991. En esta referencia se describen ampliamente las diferentes metodologías que deben ser utilizadas para la purificación y cuantificación de cada una de las vitaminas presentes en los distintos tipos de alimentos. Madrid Vicente M (ed.). Métodos oficiales de análisis de los alimentos. AMV Ediciones y Mundi-Prensa Libros. Madrid, 1994. En este libro se describen los diferentes protocolos de los métodos oficiales para el análisis físico-químico de prácticamente todos los alimentos. Official methods of analysis of the association of official analytical chemists, 15ª ed. Association of Official Analytical Chemists (AOAC). Washington, 1990. Publicación sobre los protocolos de los métodos oficiales de análisis de la Asociación Oficial de Químicos Analistas, considerada como referencia a nivel internacional. Pérez-Llamas F, Diepenmaat-Wolters M, Zamora S. In vitro availability of iron and zinc: effects of the type, concentration and fractions of digestion products of the protein. Br J Nutr 1996; 76: 727- 41. En este artículo se describe un método in vitro de valoración de la biodisponibilidad de minerales y aminoácidos, que incluye la simulación de los procesos de digestión y absorción.

644

Pérez-Llamas F, López-Jiménez JA, Marín JF, Zamora S. Características de la grasa de algunos alimentos del grupo de las carnes y su relación con la salud. Nutr Hosp 1998; 13: 95-8. El alumno puede encontrar en este artículo un ejemplo de métodos químicos de valoración de la calidad de la grasa de diferentes alimentos y de los índices químicos de calidad derivados de ellos. Ratnayake WMN. Analysis of trans fatty acids. En: Sébédio JL, Christie WW (eds.). Trans Fatty Acids in Human Nutrition. The Oily Press. Scotland, 1998; Chapter 4: 115-62. Capítulo de libro sobre las distintas técnicas para cuantificar ácidos grasos trans. El resto del libro se dedica al estudio de los efectos de los ácidos grasos trans de la dieta sobre el metabolismo. Reeves PG, Nielsen FH, Fahey GC. AIN-93 purified diets for laboratory rodents: final report of the American Institute of Nutrition ad hoc writing committee on the reformulation of the AIN-76A rodent diet. J Nutr 1993; 123: 1939-51. En este artículo se describen la composición y materias primas que se deben utilizar en la formulación de dietas para los experimentos biológicos en roedores. Ulberth F, Reich H. Gas chromatographic determination of cholesterol in processed foods. Food Chem 1992; 43: 387-91. Publicación donde se describe un método rápido y simple para cuantificar el colesterol de los alimentos mediante cromatografía de gas-líquido. Ulbricht TLV, Southgate DAT. Coronary heart disease: seven dietary factors. Lancet 1991; 338: 985-92. Publicación en la que se describe el desarrollo y la aplicación de los índices aterogénico y trombogénico.

F.F.Pérez PérezLlamas Llamas | | E.E.Larqué Larqué Daza Daza || S. S. Zamora Navarro Navarro

10. Enlaces web

 www.etsia.upm.es/fedna/analisis.htm  www.nutricion.org/alimentos.htm  www.ilsi.org/misc/nrespanol/2001-1-5.pdf  www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed  www.ucm.es/info/nutri1/carbajal/manual/manual-17.htm  www.ifst.org  www.ift.org  www.nal.usda.gov/fnic  www.cfsan.fda.gov

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2.19. Influencia de los procesos tecnológicos sobre el valor nutritivo de los alimentos

Ángel Gil Hernández Javier Fontecha Alonso Manuela Juárez Iglesias

Capítulo 2.19. Influencia de los procesos tecnológicos sobre el valor nutritivo de los alimentos 1. Introducción 2. Procesos tecnológicos aplicados a los alimentos 2.1. Deshidratación o secado 2.2. Tratamientos térmicos 2.2.1. Termización 2.2.2. Pasteurización 2.2.3. Esterilización 2.2.4. Escaldado 2.2.5. Cocción 2.2.6. Fritura 2.2.7. Cocción por extrusión 2.2.8. Calentamiento por microondas 2.2.9. Horneado 2.2.10. Tostado 2.3. Conservación de alimentos a baja temperatura 2.4. Fermentación 2.5. Adición de sustancias químicas 2.6. Irradiación 2.7. Procesado a altas presiones 3. Efectos de la temperatura, la luz, el oxígeno y el pH sobre la estabilidad de los nutrientes 4. Alteraciones de los macronutrientes provocadas por los tratamientos tecnológicos 4.1. Proteínas 4.1.1. Desnaturalización térmica 4.1.2. Isomerización de los aminoácidos 4.1.3. Interacciones proteína-proteína 4.1.4. Interacciones proteína-hidratos de carbono (reacción de Maillard y degradación de Strecker) 4.1.5. Interacciones proteína-lípidos 4.1.6. Interacciones proteína-vitaminas y elementos minerales 4.2. Hidratos de carbono 4.3. Lípidos

4.3.1. Oxidación 4.3.2. Interacción lípidos-iones metálicos en la oxidación lipídica 4.3.3. Degradación térmica 4.3.4. Radiólisis 4.3.5. Hidrogenación 4.3.6. Interesterificación y formación de triglicéridos estructurados 4.3.7. Efectos de los tratamientos tecnológicos sobre el valor nutritivo de los lípidos 4.4. Vitaminas 4.5. Minerales 5. Resumen 6. Bibliografía 7. Enlaces web

Objetivos n Conocer los conceptos relacionados con los diferentes procesos tecnológicos aplicados a los alimentos. n Diferenciar los procesos de deshidratación, tratamientos térmicos, conservación a baja temperatura, fermentación, adición de compuestos químicos, irradiación y procesado a presiones elevadas, utilizados en la producción de alimentos. n Valorar la importancia de los efectos de la temperatura, la luz, el oxígeno y el pH sobre los nutrientes y otros componentes de los alimentos. n Conocer los fundamentos de las principales alteraciones de los macronutrientes provocadas por los tratamientos tecnológicos aplicados en la producción de alimentos. n Comprender las principales reacciones que tienen lugar en el pardeamiento no enzimático de los alimentos (reacciones de Maillard y degradación de Strecker). n Identificar las principales reacciones que ocurren en las interacciones entre proteínas y lípidos, y entre proteínas y otros componentes de los alimentos, especialmente vitaminas y minerales. n Conocer las principales reacciones que sufren los lípidos de los alimentos por acción de los procesos tecnológicos y del almacenamiento. n Reconocer los diferentes factores que afectan a la estabilidad de las vitaminas en los alimentos. n Identificar los efectos de los tratamientos tecnológicos aplicados a los alimentos sobre la biodisponibilidad de los elementos minerales.

1. Introducción

T

odos los alimentos, en cuanto que proceden de tejidos u órganos animales y vegetales, son productos de carácter perecedero y, por consiguiente, sometidos al deterioro gradual determinado por numerosas reacciones bioquímicas. El grado de deterioro puede ser muy rápido o relativamente lento, dependiendo fundamentalmente del contenido de agua biológicamente activa, lo que equivale al concepto físico-químico de actividad de agua (Aw). Los alimentos con una Aw alta, como la leche, la carne, el pescado y los vegetales, se deterioran en tan sólo algunos días, mientras que los frutos secos, que contienen una cantidad de agua estructural pequeña, pueden ser almacenados durante periodos largos en condiciones ambientales adecuadas sin sufrir apenas alteraciones en su composición y en sus características organolépticas. Las causas fundamentales de las alteraciones que se producen en los alimentos son el crecimiento microbiano y los cambios químicos y bioquímicos, consecuencia de actividades enzimáticas, que alteran la estructura y funcionalidad de los nutrientes, a la vez que aparecen nuevos compuestos que por su naturaleza tóxica o por su influencia negativa sobre la estructura y las características organolépticas de los alimentos hacen que éstos sean inaceptables para el consumo. Todas esas acciones y reacciones ocurren muy rápidamente en condiciones de elevada actividad de agua, así como a temperaturas favorables para el desarrollo de las funciones vitales y a valores de pH cercanos a la neutralidad. Los alimentos están compuestos de macro y micronutrientes cuya estabilidad y valor nutritivo pueden afectarse por los procesos tecnológicos. Todos y cada uno de los grandes sistemas de procesado influencian el valor nutritivo de los alimentos, y el grado depende en gran medida del nutriente considerado, del alimento o sistema alimenticio particular y de la mayor o menor intensidad del proceso tecnológico aplicado. Los efectos de los procesos tecnológicos sobre el valor nutritivo de los alimentos tienen un gran interés para la nutrición, la ciencia de los alimentos, y en definitiva para la salud humana. Es necesario tener una mejor comprensión de los mecanismos moleculares que ocurren durante el procesado de los alimentos y de sus consecuencias nutricionales y de seguridad biológica para los consumidores, con objeto de optimizar sus efectos beneficiosos tales como la biodisponibilidad de los nutrientes y la calidad estructural y funcional de los alimentos, y minimizar la formación de compuestos deletéreos para el ser humano. En este Capítulo se describen brevemente los principios del procesado de los alimentos, se estudian detenidamente los efectos del calor y del pH sobre los nutrientes y se revisan las influencias específicas de cada proceso tecnológico sobre el valor nutritivo de los alimentos.

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Capítulo 2.19.

Influencia de los procesos tecnológicos...

2. Procesos tecnológicos aplicados a los alimentos Los alimentos se procesan para: • Eliminar el riesgo de transmisión de enfermedades asociado a la presencia de microorganismos en los productos crudos. • Hacerlos agradables al paladar y facilitar su consumo y digestibilidad. • Aumentar su vida útil. • Eliminar determinados factores presentes en las materias primas que actúan como agentes antinutritivos. Los principios del procesado y conservación de los alimentos se basan en la manipulación de las condiciones ambientales para disminuir o eliminar, dentro de lo posible, el crecimiento de los microorganismos y las reacciones químicas y bioquímicas que provocan Figura 1. Influencia de la actividad del agua en la velocidad de las reacciones su deterioro. químicas y enzimáticas. Aw: actividad del agua. Hay siete grandes modalidades de procesos tecnológicos utilizados en la conservación y modificación de la estructura de los alimentos: 2.1. Deshidratación o secado • Eliminación de agua por concentración y deshidratación. La eliminación del agua por deshidratación o seca• Tratamiento térmico mediante termización, pasdo conduce a una detención del crecimiento de los teurización, esterilización, escaldado, cocción, cocido microorganismos, a una reducción de la velocidad por extrusión, aplicación de ondas electromagnétide numerosas reacciones bioquímicas y químicas tacas de alta energía (microondas), fritura, horneado les como el pardeamiento enzimático y no enzimátiy tostado. co, a limitar la oxidación de lípidos y de proteínas y a • Tratamiento a baja temperatura mediante refriaumentar la estabilidad de algunas vitaminas como la geración o congelación. tiamina (Figura 1). El efecto de los procesos de des• Disminución del pH mediante fermentación. hidratación sobre el valor nutritivo de los alimentos • Adición de agentes que disminuyen el pH, que es dependiente de las temperaturas aplicadas. Si éstas limitan o inhiben el crecimiento de los microorgason moderadas y el envasado se lleva a cabo inmenismos o que inhiben las reacciones químicas y biodiatamente después del procesado, las alteraciones químicas de alteración de los alimentos, como sulson mínimas. En particular, la aplicación de temperafitos o CO2. turas bajas durante la evaporación y el secado, y es• Irradiación pecialmente el proceso de liofilización (evaporación • Tratamiento a presiones ultraaltas (UHP). de un producto congelado a temperaturas inferiores Si se tiene en cuenta que todos los alimentos a -40 ºC), ofrece ventajas decisivas sobre la aplicación han de ser almacenados hasta su consumo, el ende temperaturas elevadas como ocurre en la evapovasado se considera un factor de coproceso imración y deshidratación convencionales (evaporación portante en los métodos de procesado de los a temperaturas moderadas y vacío, seguida de secado mismos. por atomización o mediante rodillos metálicos).

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Á. Gil Hernández | J. Fontecha Alonso | M. Juárez Iglesias

Tabla 1. TRATAMIENTOS TÉRMICOS,TEMPERATURAS Y TIEMPOS EMPLEADOS EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Tratamiento

Temperatura

Tiempo

Termización

Mín. 60-65 ºC Máx. 65 ºC

10-20 s 20 s

Pasteurización

Baja 63 ºC Alta C-75 ºC Ultraalta 85-90 ºC (HTST)

30 min 15-40 s 2-10 s

Esterilización

135-150 ºC (UHT) 110-120 ºC (en botella)

2-10 s 20-40 min

HTST: high temperature-short time; UHT: ultra high temperature.

2.2.Tratamientos térmicos El objetivo principal de los tratamientos térmicos es la inactivación de los microorganismos y de las enzimas nativas que alteran los alimentos durante su almacenamiento. No obstante, estos procesos tienen como contrapartida que el calor aplicado conduce a la desnaturalización parcial o total de las proteínas, lo que conlleva en numerosas ocasiones un aumento de la digestibilidad de las mismas, pero también una disminución de la calidad nutritiva, principalmente por la pérdida de vitaminas y del valor biológico, o por alteración o disminución de la biodisponibilidad de algunos aminoácidos esenciales como la lisina o la metionina. Mención especial merece también el efecto de los procesos térmicos sobre los ácidos grasos y sobre el equilibrio dinámico de los componentes minerales.

2.2.1.Termización La termización es un proceso térmico aplicado a algunos alimentos tales como la leche para eliminar la mayoría de los microorganismos psicrotrofos que son capaces de crecer a temperaturas de refrigeración, y que por su capacidad de producir exoenzimas (lipasas y proteasas) termorresistentes pueden dar lugar a la aparición de alteraciones posteriores en la estructura y en las características organolépticas de los productos esterilizados a ultraalta temperatura y tiempo corto (UHT). Usualmente la termización consiste en aplicar una temperatura de 62 a 65 ºC durante un tiempo de 10 a 20 segundos, seguida de inmediata refrigeración a

no más de 4 ºC, por lo que la influencia negativa de este proceso sobre el valor nutritivo de los alimentos es muy escasa. La Tabla 1 muestra los tratamientos térmicos, temperaturas y tiempos empleados en la industria láctea.

2.2.2. Pasteurización La pasteurización elimina los microorganismos patógenos de los alimentos y una gran parte de los microorganismos vegetativos de carácter saprofito. La aplicación de diversas relaciones de temperatura/tiempo depende en gran parte del sistema alimentario y de los recursos industriales disponibles. La pasteurización, usualmente a temperaturas de 63 a 66 ºC durante 30 minutos, conocida como baja temperatura y largo tiempo, Low Temperature-Long Time (LT-LT), aplicada a los productos alimenticios de pH neutro, ha sido sustituida por otras relaciones de tiempo/temperatura que favorecen el valor nutritivo de los alimentos procesados a la vez que permiten el tratamiento industrial continuo. Un ejemplo es la pasteurización de la leche a entre 71 y 75 ºC durante un mínimo de 15 segundos, denominada pasteurización alta, o a entre 85 y 90 ºC durante 2 a 10 segundos, denominada High Temperature-Short Time (HTST). Actualmente, muchos alimentos de naturaleza no particulada se pasteurizan mediante procedimientos HT-ST, que eliminan la mayor parte de los microorganismos vegetativos e inactivan la mayoría de las enzimas presentes de forma natural, lo que permite alargar la vida comercial de los productos con ligeras pérdidas de valor nutricional.

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Capítulo 2.19.


2.2.3. Esterilización

2.2.5. Cocción

La esterilización por calor es el procedimiento más eficaz para aumentar la vida útil de los alimentos, ya que elimina todos los microorganismos vegetativos y elimina o inactiva las esporas bacterianas. Sin embargo, la esterilización afecta negativamente a muchos nutrientes, en particular a las vitaminas termolábiles, y al valor biológico de las proteínas a causa de la pérdida de aminoácidos disponibles que tiene lugar en las reacciones de Maillard (ver apartado 4.1.4). No obstante, las nuevas tecnologías de esterilización UHT de productos alimenticios tanto líquidos como particulados, utilizando inyección directa de vapor seguida de evaporación flash (UHT directo), o con superficies metálicas de intercambio de calor en espiral (UHT indirecto), elementos de intercambio energético de superficie rascada, etc., han supuesto un avance extraordinario para permitir que la influencia negativa del calor sobre el valor nutritivo de los alimentos sea mínima, sin menoscabo de su seguridad y salubridad. En muchos alimentos, la esterilización clásica llevada a cabo en autoclaves cerrados a 110-120 ºC durante 20 minutos ha sido sustituida por tratamiento UHT de los productos (135-150 ºC durante 2-10 segundos), seguido de envasado aséptico o como mínimo de envasado en condiciones higiénicas y autoclavado en un sistema rotativo.

El cocido de los alimentos comprende toda una serie de prácticas culinarias realizadas en el hogar o de forma industrial, por las cuales varios alimentos son sumergidos en agua y se mantienen durante tiempos variables a una temperatura cercana o igual a la de evaporación del fluido. En estos procedimientos, una parte importante de las vitaminas y de los minerales pasan al fluido de cocción, siendo la retención directamente dependiente de la presencia de agua. Cuando los alimentos cocidos se consumen conjuntamente con el caldo de cocción, las pérdidas del valor nutritivo son relativamente escasas. Sin embargo, si se elimina el caldo de cocción las pérdidas de algunos nutrientes, como la tiamina, son muy elevadas. No obstante, es necesario resaltar que algunos nutrientes aumentan su biodisponibilidad por los procesos de cocción. Así, en las legumbres se inactivan varias proteínas inhibidoras de las enzimas digestivas; en las patatas, la solanina, un compuesto neurotóxico, se destruye totalmente; en los huevos, la avidina, una sustancia que se une a la biotina haciéndola no disponible, se desnaturaliza. Por otra parte, se aumenta la digestibilidad de las proteínas y de los hidratos de carbono complejos, a la vez que mejoran sensiblemente las características organolépticas de los alimentos (ver Capítulo 2.7)

2.2.4. Escaldado

El proceso de fritura es un método de calentamiento de los alimentos, que difiere de otros procesos térmicos en el sentido de que la cocción se realiza en un tiempo relativamente corto, usualmente no más de cinco minutos, en un sistema lipídico que actúa como fuente de calor y en el que la diferencia térmica respecto al alimento es muy elevada y la grasa o aceite utilizado pasa a formar parte del alimento final en cantidades que oscilan entre el 10 y el 40%. Debido a la baja actividad de agua del medio calefactor, las pérdidas por lixiviación de nutrientes son muy escasas en comparación con los procesos de cocido. Sin embargo, el medio de fritura está sujeto a cambios en su composición, lo que determina la aparición de sustancias oxidadas, algunas de las cuales pueden llegar a ser tóxicas. Estas sustancias se incorporan en mayor o menor grado a los alimentos fritos, determinando su valor nutricional final.

Todos los vegetales, excepto las cebollas, tienen que ser escaldados con agua o vapor, antes de ser congelados para reducir la carga microbiana e inactivar las enzimas que pueden causar el desarrollo de sabores anormales durante el almacenamiento. El escaldado se realiza en agua a 90-100 ºC, o utilizando vapor vivo a 120-130 ºC durante 2 a 10 minutos, mientras el producto se desplaza por una cinta transportadora perforada. Dependiendo del área en contacto con el agua o vapor, de la concentración de solutos en el agua y de la agitación, se producen más o menos pérdidas de nutrientes, especialmente de vitaminas y de minerales, debidas al efecto térmico, a los arrastres por disolución de los componentes del alimento en el fluido de tratamiento y a los efectos oxidativos del proceso.

654

2.2.6. Fritura


2.2.7. Cocción por extrusión La extrusión o cocido por extrusión de los alimentos es un proceso tecnológico mixto por el cual diversos biopolímeros (proteínas, almidones) o ingredientes alimenticios son mezclados, transportados y termoformados en un sistema de baja humedad (usualmente inferior al 18%), a temperaturas elevadas (140-190 ºC) y a presiones muy altas (10-20 MPa), durante un tiempo corto (15-60 segundos), utilizando fuerzas de cizallamiento muy elevadas originadas por un tornillo sin fin. El cocido por extrusión está evolucionando rápidamente y ha pasado de ser un arte a convertirse en una ciencia; por este procedimiento se texturizan proteínas de plantas como la soja, se gelatinizan almidones, se preparan alimentos infantiles, se produce queso fundido esterilizado, se elaboran multitud de aperitivos, etc. La extrusión causa pérdidas en el valor nutritivo de las proteínas debido a reacciones de Maillard, reacciones de oxidación de los lípidos y destrucción térmica de vitaminas, pero los datos disponibles indican que el grado de deterioro de los alimentos no es mayor que con otros procesos como la esterilización.

2.2.8. Calentamiento por microondas El calentamiento por microondas se conoce desde los años 50 del siglo pasado, pero su utilización masiva no ha ocurrido hasta los últimos diez años. Las microondas son radiaciones electromagnéticas de baja energía que no pueden ionizar ni radiolizar, y por consiguiente no producen deterioros moleculares distintos de los que produce cualquier otro sistema de calefacción. Estas radiaciones son producidas por un tubo denominado magnetrón, que contiene un poderoso imán en el que se ha realizado el vacío. Las microondas se generan en el magnetrón, dispositivo que transforma la radiación eléctrica en un campo electromagnético y cambia los centros de carga positiva y negativa muchísimas veces por segundo. Cuando las microondas se aplican a materiales dieléctricos, tales como los alimentos, las moléculas bipolares se orientan con el campo; al ser éste alternante da lugar a una fricción entre las mismas que causa un aumento de la temperatura. Otro mecanismo que contribuye al calentamiento es la frecuencia de la colisión entre los iones de las moléculas ioni-

zables, que también se desplazan con la orientación del campo. Una vez que se genera, el calor se trasmite por conducción y convección térmicas. La energía eléctrica es convertida en radiación electromagnética de frecuencias de 915, 2.450, 5.800 o 22.125 megahercios (MHz) (Figura 2). La mayoría de los dispositivos de microondas del mercado usan una frecuencia de 2.450 MHz. Este proceso tecnológico es muy eficiente, ya que sólo calienta el alimento y no el ambiente exterior. Así, la carne puede cocerse en un sistema de microondas en un tiempo cuatro a cinco veces menor que en un horno convencional. No obstante, con las microondas no se pueden obtener los efectos de horneado o tostado de superficies, y si el tiempo aplicado de cocción es corto y la temperatura alcanzada no supera los 77 ºC, algunos parásitos -como la triquina en la carne- pueden resistir el tratamiento. En todo caso, las pérdidas nutritivas por lixiviación o por efecto directo del calor son muy pequeñas en comparación con los procedimientos ordinarios de cocción. Es necesario aclarar que, al contrario de lo que ocurre con los alimentos irradiados con radiaciones ionizantes, las microondas no generan apenas radicales libres por su relativamente baja energía, y por tanto no aparecen compuestos indeseables que alteren las características organolépticas de los alimentos o que puedan considerarse tóxicos.

2.2.9. Horneado El horneado, tanto por radiación como por convección de calor, representa uno de los procesos más utilizados para la producción de alimentos. Durante su aplicación, y especialmente en la corteza de los productos, se producen pérdidas de proteínas por reacciones de Maillard, así como de vitaminas termolábiles, pero también la desnaturalización de las proteínas aumenta su digestibilidad y, en algunos productos panarios, se eliminan ciertos antinutrientes y aumentan los contenidos de vitaminas del complejo B por efecto de la fermentación con levaduras.

2.2.10.Tostado El tostado con sus diversas variantes, dependiendo de los sistemas de aplicación (resistencias

655

Capítulo 2.19.


Figura 2. Esquema del espectro electromagnético.

eléctricas, llama con o sin rotación, superficies metálicas), como ocurre en el horneado, da lugar a pérdidas nutritivas relacionadas con las proteínas y con las vitaminas termolábiles, especialmente de tiamina.

2.3. Conservación de alimentos a baja temperatura La conservación de alimentos a baja temperatura, y especialmente la congelación, representan métodos tecnológicos excelentes para preservar el valor nutritivo de los alimentos. Las bajas temperaturas inhiben el crecimiento de los microorganismos y hacen disminuir la actividad de las enzimas y de numerosas reacciones químicas. Así, la actividad de las enzimas de la carne prácticamente se anula en el estado de congelación, aunque otros sistemas alimentarios como los vegetales han de ser previamente tratados por calor mediante escaldado para prevenir cambios químicos en el estado congelado. En cualquier caso, en los alimentos congelados hay una pérdida mínima de vitaminas en comparación con otros procedimientos tecnológicos y, si existen pérdidas en el valor nutritivo, se producen a causa de la utilización de procesos inadecuados

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en los sistemas de congelación, almacenamiento de los productos y condiciones de descongelación, o por envasado defectuoso. En el caso particular de la leche es bien conocido que su refrigeración en la granja durante un periodo máximo de 2-3 días a una temperatura de aproximadamente 4 °C es actualmente una práctica generalizada, que ha permitido incrementar la vida útil de la leche al inhibir el desarrollo de las bacterias lácticas presentes. Como contrapartida, la conservación de la leche a bajas temperaturas introduce cambios en su calidad, ya que debilita las interacciones hidrofóbicas que mantienen unidas entre sí las submicelas de las caseínas en las micelas (Figura 3). Esto se traduce en una solubilización parcial de las mismas, y particularmente de la β-caseína. El contenido en caseína soluble de leche conservada 48 h a 3 ºC es del 15%. Como consecuencia de la refrigeración se produce un incremento del calcio y del fósforo solubles, que después de 1-2 días a 3-4 ºC puede llegar al 10% del Ca total y al 5% del P. Se provoca asimismo la activación de la plasmina (proteasa nativa de la leche), que pasa de la fase micelar a la soluble y actúa sobre la β-caseína soluble, y como consecuencia se produce un incremento en las concentraciones de γ-caseína y proteosa-peptona, péptidos que son el resultado de su actividad enzimática so-


2.4. Fermentación

Figura 3. Esquema de la micela y submicela caseínica.

bre la β-caseína. Los procesos de refrigeración de leche cruda favorecen además el crecimiento preferencial de microorganismos psicrotrofos, los cuales, al alcanzar una determinada densidad de población, [del orden de 106-108 unidades formadoras de colonias por mililitro (UFC/ml)], son capaces de liberar al medio lipasas y proteasas termorresistentes, cuyas acciones en la leche y los productos lácteos limitan seriamente la posibilidad de prolongar su periodo de comercialización. En cuanto a la congelación, mientras que en los productos lácteos líquidos la congelación causa desestabilización de la grasa y proteínas, los cambios producidos durante la congelación de algunos productos lácteos elaborados, con menor contenido en agua, como la mantequilla, natas, helados y algunos quesos, son mínimos. En general, para la congelación de alimentos, cuanto más se desciende la temperatura, la velocidad de las reacciones que causan modificaciones es más lenta y la calidad de los productos descongelados mejora. Para cada producto hay una relación óptima de tiempo/temperatura de congelación y almacenamiento. Una congelación rápida y una descongelación lenta tienen ventajas, aunque la formación de cristales de hielo y la cristalización de la grasa contribuyen a dañar la textura y a la formación de grasa libre en el producto final.

El deterioro de los alimentos de pH cercano a la neutralidad es relativamente rápido, mientras que el crecimiento de una gran parte de los microorganismos se inhibe en un ambiente ácido. Los procesos de fermentación hacen bajar el pH de los alimentos ricos en hidratos de carbono, fundamentalmente por la producción de ácido láctico. Por otra parte, la acidez de algunos alimentos puede aumentarse por la adición de sustancias ácidas tales como el vinagre, el zumo de limón, el ácido acético, el ácido cítrico y el ácido málico, lo cual produce el mismo efecto inhibidor sobre el deterioro de los alimentos. Las pérdidas de nutrientes durante el proceso fermentativo son escasas, y en la mayor parte de las ocasiones aumenta el valor nutritivo a causa de la degradación de proteínas y de la síntesis de péptidos con actividad funcional y de vitaminas, llevada a cabo por los propios microorganismos, así como por una mayor digestibilidad de las proteínas desnaturalizadas y a veces hidrolizadas parcialmente, y por una mayor biodisponibilidad de los elementos minerales. La alteración del pH de la leche, y particularmente la acidificación de la misma, es un proceso fundamental en la elaboración de muchos productos lácteos como el yogur. Se produce la solubilización del fosfato cálcico y del calcio micelar, se incrementan los niveles de Ca soluble y se produce también una disrupción de la estructura micelar de las caseínas, lo que favorece el inicio de su agregación y precipitación, en forma de un coágulo fino, si prosigue la reducción del pH, lo que favorece la digestibilidad de las proteínas.

2.5. Adición de sustancias químicas La adición de sustancias químicas puede contribuir sustancialmente a la conservación de los alimentos, al dar lugar a un ambiente inhibidor del crecimiento de los microorganismos y de las reac-

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Capítulo 2.19.


ciones químicas y bioquímicas. En general, el efecto de estas sustancias sobre los nutrientes es pequeño, aunque algunos aditivos pueden ocasionar pérdidas notables de algunas vitaminas que se alteran por procesos de oxidorreducción. Los sulfitos destruyen parcialmente la vitamina B a pH alcalino, aunque estabilizan la vitamina C. Los nitritos reaccionan con las vitaminas C y B, y los folatos y provocan la destrucción de la vitamina A en el intestino por oxidación. Los metales en forma de sales (hierro, cobre, etc.) actúan como catalizadores en los procesos de oxidación de las vitaminas C, B, carotenos, vitaminas A, D, E y folatos. Existen sin embargo aditivos que aportan valor nutritivo al alimento, tales como las vitaminas antioxidantes, vitamina C, vitamina E, o colorantes como la vitamina A; sacáridos y polisacáridos como espesantes (sorbitol, manitol, almidón, etc.), proteínas y aminoácidos como edulcorantes o potenciadores del sabor (aspartamo, glutamato, etc.) y ácidos grasos como emulgentes (mono y diglicéridos) (ver Capítulo 2.15). La adición de CO2 o la utilización de una mezcla de gases inertes (CO2/O2/N2) en distintas concentraciones está siendo aplicada satisfactoriamente en el envasado y conservación de diversos alimentos (productos vegetales, carnes, pescados) con objeto de retardar el crecimiento microbiano y evitar su deterioro. Los primeros ensayos de aplicación del CO2 en la conservación de productos lácteos comprobaron la eficacia de este gas como agente bactericida y/o bacteriostático frente a microorganismos aerobios, al reducir o excluir el contenido de oxígeno de la leche. La conservación de leches crudas en refrigeración bajo atmósfera modificada con CO2 no presenta efectos indeseables sobre componentes de valor nutricional (vitaminas, proteínas) o modificaciones sensibles sobre la calidad sensorial de la leche. No obstante, la principal incidencia detectada por el tratamiento con CO2 y que afecta a la calidad de la leche es su acidificación, con las consecuentes modificaciones tanto de las características bioquímicas como de su aptitud tecnológica y organoléptica, citadas anteriormente.

2.6. Irradiación La irradiación, denominada también radurización y pasteurización o esterilización fría, consis-

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te en una serie de procesos mediante los cuales se aplican radiaciones ionizantes a los alimentos. La subsiguiente formación de radicales libres destruye los microorganismos y las células germinativas de algunos alimentos como tubérculos y semillas. Se considera un método alternativo a los tratamientos térmicos para la conservación de alimentos. Puede aplicarse con los fines siguientes: a) Prevención de germinación y brote de patatas, cebollas y ajos y otras hortalizas. b) Desinfestación de granos, frutas, hortalizas y frutos secos. c) Retardo de la maduración y envejecimiento de hortalizas y frutas. d) Prolongación de la vida útil y prevención de enfermedades de transmisión alimentaria, reduciendo el número de microorganismos viables, y destrucción de patógenos en pescado, marisco, carnes frescas y carnes de aves de corral. La irradiación de alimentos no puede producir alimentos radioactivos con las dosis que se aplican en la práctica, porque, aunque sea de alta energía, no es lo suficientemente intensa como para inducir los cambios necesarios en el núcleo atómico. Las radiaciones ionizantes producen nuevos compuestos químicos que a menudo dan lugar a la aparición de sabores anómalos, y pueden ocasionar una pequeña pérdida de nutrientes (como la destrucción de algunas vitaminas), pero no más que otros métodos de procesado que se aplican habitualmente, como el cocinado, pasteurización, esterilización, etc. No inactivan a muchas enzimas, por lo que su utilización como proceso tecnológico es limitada.

2.7. Procesado a altas presiones El procesado de los alimentos a altas presiones (UHP) consiste en la aplicación de presiones isostáticas muy elevadas (100-1.000 MPa) a temperatura ambiente, dando lugar a cambios en la conformación proteica y usualmente a su desnaturalización, agregación o gelificación dependiendo del sistema proteico del alimento, de la temperatura y de la duración del tratamiento. Las presiones bajas provocan cambios de tipo reversible, tales como la disociación de complejos proteína-proteína, unión de ligandos y cambios conformacionales; presiones mayores que 500 MPa dan lugar a desnaturalización irreversible. Por tanto, el proceso de UHP


también inactiva a los microorganismos y puede usarse como alternativa a los procesos térmicos. Se desconoce en gran parte el efecto de este nuevo tratamiento tecnológico sobre el valor nutritivo de los alimentos, pero los primeros datos indican que puede representar una nueva alternativa a los procesos térmicos por su escasa influencia sobre el contenido y estabilidad de los nutrientes. Su aplicación es especialmente interesante en productos con alto contenido en vitaminas, ya que no genera pérdidas (sobre todo de las del grupo B). Figura 4. Modelo de desnaturalización de proteínas. En general, las técnicas utilizadas actualmente para procesar los alimentos no causan pérdidas importantes en su vasolubilidad de las proteínas por agregación o coalor nutritivo. Sin embargo, aún deben mejorarse gulación. La desnaturalización de las proteínas en los procesos tecnológicos de tratamiento, de alun rango de temperatura de 60 a 90 ºC limita la macenamiento y de distribución de alimentos en actividad de algunas de ellas que son bioactivas, cocuanto a sus efectos sobre su valor nutritivo, y mo las inmunoglobulinas o algunas proteínas preaumentar la conciencia de los profesionales y de sentes en el suero de leche (lactoferrina y lisozilos consumidores acerca de la importancia del ma). Además, las proteínas pueden reaccionar con manejo adecuado de los alimentos. azúcares tanto reductores como no reductores dando lugar a la disminución de la biodisponibilidad de algunos aminoácidos esenciales como la lisina y la metionina y de otros semiesenciales como la cisteína, a través de reacciones de Maillard y de 3. Efectos de la entrecruzamiento de aminoácidos que se considetemperatura, la luz, el rarán detalladamente más adelante en este mismo oxígeno y el pH sobre la Capítulo. Todos los aminoácidos presentes en los estabilidad de los nutrientes alimentos, especialmente lisina, metionina y treoniComo ya se ha descrito, cuando los alimenna, son sensibles a los tratamientos térmicos con tos son sometidos a ciertos procesos tecnológicalor seco y a las radiaciones. Así, en los procecos para prolongar su vida útil, como la aplicación sos de tostado de cereales, legumbres y mezclas de calor o frío, modificación del pH del medio, rade alimentos deshidratados por acción del calor, diaciones, etc., o también por efecto de la luz, del el valor biológico de las proteínas suele afectarse oxígeno, durante la conservación o por combinasensiblemente. ciones de estos agentes, se produce la destrucción Los hidratos de carbono son muy estables al de ciertos nutrientes. El calor es uno de los procecalor, y la pérdida de estos nutrientes se asocia a las dimientos más antiguos y más comúnmente utilireacciones de Maillard y a las reacciones de caramezados por el hombre para facilitar que muchos alilización con formación de derivados de furfuraldehímentos tales como la carne, la leche, los huevos do por procesos de pirólisis, muchos de los cuales, y el pan sean comestibles. Dependiendo de la incomo el hidroximetil-furfuraldehído, son tóxicos. tensidad del tratamiento, el valor nutritivo de las Los lípidos son relativamente estables frente a proteínas se afecta en mayor o menor grado. El los tratamientos térmicos, aunque condiciones de calor desnaturaliza las proteínas y puede utilizarse, elevada temperatura y concentración de oxígeno, por ejemplo, para mejorar la capacidad de retenasí como la presencia de metales, pueden condicioción de agua y las propiedades de emulsificación nar la oxidación y degradación de los ácidos gra(Figura 4). Por otra parte, el calor disminuye la sos poliinsaturados, dando lugar a la producción de

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Capítulo 2.19.


compuestos polares de potencial toxicidad. Los ácidos grasos insaturados, especialmente aquéllos con dos o más dobles enlaces, son sensibles a la luz, la temperatura y el oxígeno. Por otra parte, los productos de oxidación de los lípidos no sólo causan rancidez, sino que provocan alteraciones en los aminoácidos, proteínas y otros componentes de los alimentos. De forma opuesta, los productos de la reacción de Maillard pueden ejercer un efecto antioxidante y proteger a los lípidos de la oxidación. Por otra parte, los procesos de hidrogenación de aceites, efectuados a elevada temperatura y presión bajo la acción de catalizadores metálicos para la obtención de margarinas y shortenings pueden dar lugar a la formación de isómeros trans, los cuales pueden tener efectos nocivos sobre la salud. Los minerales son muy estables a la acción de los tratamientos tecnológicos aplicados a los alimentos. Sin embargo, la interacción de algunos elementos con otros nutrientes, como las proteínas o la fibra alimentaria, puede alterar la biodisponibilidad de los minerales divalentes, especialmente calcio, magnesio, hierro y zinc. Al contrario de lo que ocurre con los minerales, las vitaminas, especialmente algunas de ellas como la vitamina A, la tiamina, la vitamina C, la vitamina B12 y el folato, son muy sensibles a diferentes agentes externos como el oxígeno, el pH, la radiación luminosa y la temperatura. En general, en todos los procesos de higienización de los alimentos hay una pérdida más o menos sensible de varias vitaminas en función de la relación tiempo/ temperatura aplicada, del pH del producto y de la concentración de oxígeno. A estas pérdidas hay que sumar las que tienen lugar durante el almacenamiento, distribución y comercialización de los alimentos envasados industrialmente.

4. Alteraciones de los macronutrientes provocadas por los tratamientos tecnológicos 4.1. Proteínas Es bien conocido que el calor aumenta la velocidad de las reacciones químicas, y las reacciones en

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las que participan los componentes alimentarios no son una excepción. Además de la temperatura y del tiempo de aplicación del proceso concreto, las interacciones entre los nutrientes están moduladas por otros factores del medio, esencialmente la actividad de agua, el pH, las radiaciones y el potencial redox. Como se ha señalado anteriormente, las acciones de los procesos de conservación de los alimentos afectan a todos los macronutrientes, aunque los efectos sobre las proteínas suelen ser más evidentes; en muchos casos se produce una alteración de la estructura y una reducción del contenido o de la biodisponibilidad de sus aminoácidos esenciales. Desde el punto de vista nutricional, estas alteraciones pueden no tener importancia si se producen sobre un aminoácido que no es limitante para el crecimiento y desarrollo, o cuando la proteína que sufre la alteración contribuye sólo parcialmente al aporte proteico de la dieta. Sin embargo, cuando la alimentación se sustenta en un sólo producto o en un número limitado de ellos, como ocurre en los lactantes, en los ancianos y en poblaciones de escasos recursos, la alteración química de las proteínas puede ser perjudicial para el ser humano. Las alteraciones que pueden sufrir las proteínas alimenticias por efecto del calor son: desnaturalización, isomerización, interacciones proteína-proteína, interacciones proteína-hidratos de carbono reductores o reacción de Maillard, interacciones proteína-lípido, interacciones proteína-agentes oxidantes e interacciones proteína-otros componentes de los alimentos.

4.1.1. Desnaturalización térmica La desnaturalización de una proteína supone el cambio de conformación desde su estado nativo a otros estados conformacionales, debido al aumento de las vibraciones moleculares con modificación de enlaces usualmente no covalentes, aunque el desplegamiento de la molécula provoca a veces la ruptura de puentes disulfuro. La temperatura de desnaturalización es específica de cada proteína, y este fenómeno normalmente lleva apareada la pérdida de la actividad biológica. Así, las proteínas musculares se desnaturalizan entre 45 y 65 ºC, mientras que el colágeno, cuya estructura terciaria está estabilizada por numerosos enlaces covalen-


tes, lo hace a entre 60 y 70 ºC. En numerosas ocasiones, la desnaturalización supone la exteriorización de muchos residuos de aminoácidos, lo que ocasiona un aumento de reactividad y un descenso de solubilidad por exposición de grupos hidrofóbicos al medio acuoso. La desnaturalización proteica puede ser reversible cuando el calor aplicado es escaso, pero en términos prácticos las proteínas de los alimentos, cuando se desnaturalizan, lo hacen de forma irreversible y en numerosas ocasiones forman agregados moleculares causantes de los procesos de gelificación. Si el calor aplicado es excesivo, se pueden producir cambios de naturaleza covalente con destrucción o formación de nuevos puentes disulfuro, desamidación y oxidación de aminoácidos, que también son irreversibles y que ocasionan pérdidas notables de su valor nutritivo. La desnaturalización proteica suele tener efectos favorables sobre la estructura, caracteres organolépticos y digestibilidad de los alimentos, ya que se produce la inactivación de numerosas enzimas tales como proteasas, lipasas, lipooxigenasas, polifenol oxidasas, peroxidasas, enzimas glucolíticas, etc., causantes de la alteración y la aparición de sabores anómalos en los alimentos no procesados. Asimismo, se inactivan numerosos factores antinutritivos de origen proteico presentes en algunas plantas, y además la antigenicidad de las proteínas alimentarias disminuye. Por otra parte, la exposición de nuevos sitios de hidrólisis a las enzimas digestivas facilita la digestibilidad intrínseca de las proteínas. Por ejemplo, los efectos adversos de la ingestión de harina de soja cruda y de otras leguminosas como las habas y la almorta se han atribuido a la presencia de inhibidores de la tripsina (o inhibidor de Kunitz) y de la quimotripsina. Para mejorar la calidad nutritiva y la seguridad de los productos a base de harina de leguminosas, especialmente de soja, los inhibidores se inactivan parcialmente mediante tratamiento térmico. Algunos estudios han demostrado que el tratamiento de la harina de soja cruda con cisteína, N-acetil-cisteína o glutatión reduce varios restos de cistina de la proteína nativa, lo cual mejora la calidad nutritiva de la proteína. La formación de puentes entrecruzados disulfuro entre las moléculas estructurales de la soja y de los inhibidores de proteasas conduce a una disminución de la actividad inhibitoria y a un aumento de la digestibilidad y del valor nutritivo. Por otra parte, los gru-

pos -SH y la presencia de sulfito sódico facilitan la inactivación de lectinas en las leguminosas. Como se ha indicado, el tratamiento térmico de las proteínas, aisladas o en presencia de azúcares, disminuye su antigenicidad. El tratamiento UHT de las proteínas del suero de la leche y de hidrolizados enzimáticos parciales de estas proteínas tiene un efecto reductor de su antigenicidad. Asimismo, el calentamiento del inhibidor de Kunitz de la tripsina procedente de soja a 120 ºC durante 10 minutos en presencia de los azúcares glucosa, lactosa y maltosa disminuye su antigenicidad hasta en un 60 a un 80%; sin embargo, el almidón es menos efectivo. Tiempos de esterilización más largos no disminuyen la antigenicidad de esta proteína y hacen que aparezcan compuestos de pardeamiento, con una disminución paralela de la lisina biodisponible. Los resultados de estos estudios sugieren que los primeros estadios de la reacción de Maillard hacen disminuir sensiblemente la antigenicidad de las proteínas alimentarias.

4.1.2. Isomerización de los aminoácidos Los aminoácidos se isomerizan desde la forma L a la D por efecto del calor en condiciones alcalinas, con la consiguiente pérdida de valor biológico de las proteínas. La cinética de la racemización depende de la naturaleza de la proteína, de la temperatura, del pH y del residuo aminoacilo implicado. A valores de pH elevados pueden afectarse prácticamente todos los aminoácidos, aunque los tratamientos tecnológicos aplicados usualmente a los alimentos sólo producen isomerización notable en el ácido aspártico. Es necesario señalar que la racemización de aminoácidos de una proteína por efecto del calor en medio básico reduce su digestibilidad, ya que las proteasas digestivas son estereoespecíficas y la alteración de los lugares de proteólisis con D-aminoácidos limita su acción hidrolítica. La lisinoalanina (LAL) es un dipéptido que se forma en los hidrolizados proteicos de los alimentos sometidos a la acción de los álcalis. La síntesis catalizada por las bases procede por adición del grupo ε-amino de la lisina al doble enlace del resto de dehidroalanina, derivado de la cisteína o de la serina. Desde un punto de vista nutricional, la formación de LAL supone un descenso de los aminoácidos lisina

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Capítulo 2.19.


y cisteína, así como una disminución en la digestibilidad de la proteína modificada. Los efectos tóxicos de la LAL han sido estudiados en animales de experimentación, observándose alteraciones en la síntesis de DNA y en el proceso mitótico. En general, no se ha encontrado formación de LAL en leches desnatadas sometidas a tratamientos térmicos UHT directos. Sin embargo, en leche UHT por procedimiento indirecto o en leches esterilizadas se han encontrado niveles de LAL que oscilan de 50 a 710 ppm. Se ha señalado una mayor formación de LAL al aumentar el pH y la temperatura.

4.1.3. Interacciones proteína-proteína En este apartado se incluyen todas las reacciones que pueden sufrir los residuos de aminoácidos en ausencia de moléculas no proteicas, y que ocurren especialmente en los alimentos de elevado contenido proteico cuando se someten a elevadas temperaturas. Estas alteraciones son la causa de la mayor parte de las pérdidas de valor nutritivo de carnes y pescados procesados mediante la acción del fuego directo a la plancha o la parrilla. La estabilidad de las cadenas laterales de los aminoácidos es variable dependiendo de su estructura. Los aminoácidos alifáticos neutros (alanina, valina, leucina, isoleucina) presentan una reactividad mínima y prácticamente no sufren modificaciones en el curso de los tratamientos térmicos. Los aminoácidos aspártico y glutámico pueden sufrir una desamidación en el curso de tratamientos térmicos intensos y los productos formados son capaces de reaccionar con el grupo ε-NH2 de un resto de lisina, de manera que, dependiendo de la posición de los residuos implicados, se establecen puentes peptídicos inter o intracatenarios. Los péptidos formados son ε-(γ-glutamil)-lisina y ε-(β-aspartil)-lisina. Por otra parte, los tratamientos térmicos enérgicos pueden conducir a la β-eliminación de fosfato procedente de residuos de fosfoserina o de grupos sulfhidrilo de la cisteína. Ambas reacciones se aceleran en medio alcalino y dan lugar a la formación de una molécula altamente reactiva, la dehidroalanina. Este compuesto se condensa fácilmente con el grupo ε-NH2 de un resto de lisina de la misma molécula proteica o de otra adyacente dando lugar a una disminución de la biodisponibilidad

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del aminoácido esencial. El nuevo residuo formado es la lisinoalanina, cuyas características tóxicas se han comentado con anterioridad. La formación de LAL es directamente proporcional al contenido en lisina, cistina y serina de las moléculas proteicas y a las condiciones del medio, temperatura y tiempo de calentamiento. Por otra parte, en medio ácido el triptófano se destruye rápidamente, la cisteína se convierte parcialmente en cistina y la serina y la treonina se destruyen parcialmente. Asimismo, la treonina y la fenilalanina se destruyen parcialmente por acción de la luz ultravioleta. Las transformaciones químicas que sufre el triptófano ocurren en función de la temperatura, la duración del tratamiento térmico y la presencia de agua y de oxígeno, y están mediadas por un mecanismo de formación de radicales libres. A temperaturas extremas, como las que se alcanzan durante los procesos de asado de carnes y de pescados, se produce degradación de la cadena carbonada de los aminoácidos en una serie de reacciones conocidas como pirólisis. La formación de puentes inter e intracatenarios tiene efectos negativos sobre la digestibilidad de las proteínas, así como sobre sus coeficientes de eficacia proteica y valor biológico. La disponibilidad nutritiva de la mayor parte de los aminoácidos se reduce, ya que dichos enlaces suponen un impedimento estérico para el acceso de las proteasas a los centros activos de hidrólisis.

4.1.4. Interacciones proteína-hidratos de carbono (reacción de Maillard y degradación de Strecker) Las reacciones de Maillard que tienen lugar entre grupos amino de los aminoácidos y azúcares reductores, y otras reacciones de pardeamiento no enzimático que tienen lugar con azúcares no reductores, causan el deterioro de los alimentos durante el procesado y posterior almacenamiento. Las pérdidas de calidad nutritiva se deben a uno o varios de los siguientes factores: destrucción de aminoácidos esenciales, descenso en la digestibilidad de los nutrientes y producción de compuestos antinutricionales y tóxicos. La formación de acrilamida es el resultado de una reacción de Maillard en patatas fritas, galletas


o pan. Según se ha podido establecer, durante el tueste o la fritura uno de los aminoácidos que se encuentra en mayor proporción en los alimentos citados, la asparagina, se descompone, en presencia de azúcares naturales como la dextrosa, dando lugar a distintos subproductos. Uno de ellos es la acrilamida, presente en proporciones variables en distintas categorías de alimentos. La temperatura óptima de formación parece situarse en torno a los 180 ºC, fácilmente alcanzables en muchos de los hornos y sistemas de fritura industriales. Ello no descarta, sin embargo, los calentamientos artesanos y domésticos. Según ha podido comprobarse, a partir de los 100 ºC se favorece la generación de acrilamida, la cual se aceleraría a partir de los 140 ºC. La cocción de patatas fritas u horneadas a nivel doméstico alcanza con facilidad esa temperatura. En el caso de productos hervidos, la presencia de acrilamida es nula o insignificante. La razón es que los alimentos se cuecen a la temperatura de ebullición del agua, y por tanto, nunca más allá de los 100 ºC. La reacción de Maillard o reacción de pardeamiento no enzimático se conoce a partir de los trabajos de Maillard, en 1912, con soluciones de glucosa y lisina; desde entonces se han realizado esfuerzos considerables para dilucidar las reacciones químicas implicadas. Sin embargo, el número de estudios paralelos para determinar las consecuencias nutricionales y toxicológicas es muy limitado. Esto es comprensible porque, en principio, cada combinación de un aminoácido específico o proteína con un hidrato de carbono particular necesita investigarse de forma independiente. Los estudios publicados en este sentido incluyen la determinación de la influencia del daño de aminoácidos esenciales, especialmente la lisina, en función de la variabilidad de algunos parámetros de proceso sobre la calidad nutricional de los alimentos, la utilización biológica de compuestos característicos del pardeamiento no enzimático como la ε-N-desoxi-fructosil-lisina y la formación de productos mutagénicos. Al contrario de las opiniones populares, la reacción de Maillard no requiere temperaturas elevadas. Así, los azúcares y los aminoácidos reaccionan incluso a temperaturas de refrigeración, mostrando signos de pardeamiento durante el almacenamiento. La reacción aumenta notablemente con la temperatura, y la formación de compuestos volátiles ocurre a temperaturas de cocción o más eleva-

das. Aunque la reacción de Maillard tiene lugar en medio acuoso, ocurre más fácilmente en sistemas de actividad de agua baja o intermedia; no es difícil detectar la aparición de olores y sabores anómalos en los productos deshidratados por la acción del calor, como la leche en polvo, provocados por la reacción de Maillard. Las principales etapas de la reacción de Maillard fueron descritas por Hodge en 1953. La Figura 5 esquematiza dichas etapas y las reacciones más importantes responsables del pardeamiento no enzimático. La primera reacción ocurre por adición de un grupo carbonilo de una cadena abierta de un azúcar reductor al grupo amino primario de un aminoácido, péptido o compuesto nitrogenado. La eliminación de agua genera una base de Schiff que se cicla para dar la correspondiente glicosilamina N-sustituida, la cual es convertida a 1-amino1-desoxi-2-cetosa (producto de Amadori) por el denominado reordenamiento de Amadori; a partir de esta fase el aminoácido implicado ya no está disponible. Si el azúcar que reacciona es una aldosa, el producto formado es una aldosamina y si es una cetosa el producto formado es una cetosilamina; esta última sufre el denominado reordenamiento de Heyns para formar 2-amino-2-desoxialdosa (producto de Heyns). Estos productos no contribuyen al sabor de los alimentos, pero son precursores importantes de aromas y sabores, ya que son térmicamente inestables y sufren deshidrataciones y desaminaciones para dar numerosos productos de degradación. La fragmentación de las cadenas de los hidratos de carbono de los productos de Amadori y de Heyns o de las 1 y 3-desoxicetosas ocurre por una serie de reacciones de retroaldolización. En las últimas etapas de la reacción de Maillard, los derivados del furfural, furanonas y compuestos αdicarbonilo reaccionan con otros componentes de los alimentos. La degradación de Strecker implica la desaminación oxidativa y la descarboxilación de un α-aminoácido en presencia de un compuesto dicarbonilo. Los productos formados en esta reacción son un aldehído que contiene un carbono menos que el aminoácido original y una α-aminocetona. En el caso de la cisteína, además de los dos productos normales, también se forman sulfuro de hidrógeno, amoniaco y acetaldehído y se regenera el compuesto dicarbonilo. Las aminoce-

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Capítulo 2.19.


Figura 5. Esquema de la reacción de Maillard.

tonas tienen un acusado carácter reductor, por lo que presentan una fuerte acción antioxidante. La degradación de Strecker de la metionina es también una fuente de compuestos azufrados reductores como el 2-metiltiopropanal (metional) y el metanotiol (Figura 6). La interacción de los productos de la reacción de Maillard y de la degradación de Strecker conduce a la formación de numerosos compuestos aromáticos tales como pirazinas, oxazoles, tiofenos, etc. Como se verá posteriormente, no sólo las proteínas, los aminoácidos o los azúcares pueden reaccionar con los productos de la reacción de Maillard y de la degradación de Strecker, sino que también los lípidos y sus productos de degradación pueden interaccionar con ellos originándose una pléyade de compuestos, muchos de ellos todavía no identificados en los sistemas alimentarios complejos. La fase final de la reacción de Maillard corresponde a la formación de polímeros insolubles, de color marrón y de peso molecular variable, que se conocen como melanoidinas. Es una fase muy compleja que dista mucho de ser conocida a nivel molecular, ya que las melanoidinas varían ampliamente en sus caracte-

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Figura 6. Esquema de las reacciones de la degradación de Strecker.

rísticas estructurales y peso molecular, y no poseen rasgos distintivos en la región visible del espectro. El término melanoidinas alude a la semejanza de estos productos pardos con las melaninas, pigmentos animales formados in vivo a partir de tirosina.


Existen varios factores químicos y físicos que inciden en la velocidad y extensión de la reacción de Maillard. Entre ellos destacan la naturaleza de los sustratos, el pH, la actividad de agua y la temperatura. Los substratos que intervienen en la reacción de Maillard son el grupo carbonilo, procedente principalmente de azúcares reductores, y grupos amino libres de aminoácidos y proteínas de los alimentos. En menor proporción existen grupos carbonilo procedentes de la oxidación de grasas y de procesos fermentativos, y restos amino de otros compuestos no aminoacídicos. Los compuestos carbonilo de bajo peso molecular son más reactivos debido al menor impedimento estérico, y la reactividad de los azúcares es proporcional al porcentaje de forma abierta. Así, las aldopentosas son más reactivas Figura 7. Curvas de desorción-adsorción y la influencia de la que las aldohexosas, las aldosas más que las ceactividad del agua en la reacción de Maillard. tosas y los monosacáridos más reactivos que los di y oligosacáridos. La lisina es más reactiva que otros aminoáciComo se ha indicado, durante el tratamiendos debido a la presencia del grupo ε-NH2, y por to térmico los grupos ε-NH2 de la lisina conteello la intensidad del pardeamiento de los alimennida en las proteínas pueden reaccionar con los tos es proporcional al contenido de lisina, siendo las grupos carbonilo de los azúcares reductores del proteínas lácteas más proclives que otras proteínas, mismo sistema alimenticio. En función de la intencomo las de soja, a generar compuestos pardos. sidad del tratamiento, la reacción afecta en mayor El pH inicial de la reacción y la capacidad tamo menor grado las propiedades sensoriales (aroma, pón del sistema influyen en el tipo e intensidad de sabor y apariencia) del producto y se reduce su valas reacciones de Maillard. El alcance de la reacción lor nutricional en relación directa con la disminuse incrementa de forma lineal entre pH 3 y pH 8 y ción del contenido de lisina biodisponible. La leche desciende por encima de pH 10. En alimentos cues un alimento especialmente sensible a la reacción yo pH está comprendido entre 6 y 8 (leche, huede Maillard por su elevado contenido en lactosa y vos, cereales, carne y pescado), las condiciones son proteínas ricas en lisina. Sin embargo, la pasteurizafavorables a la reacción de Maillard. ción estándar no causa destrucción de la lisina (< El agua presente en un alimento ejerce una in2%), y el tratamiento UHT destruye menos del 6% fluencia considerable en la reacción de Maillard, y (Tabla 2). Por el contrario, la esterilización conla velocidad aumenta de forma exponencial al disvencional en recipientes de hojalata o de vidrio, sominuir la actividad de agua hasta un máximo de 0,6 bre todo en leches evaporadas, llevada a cabo en a 0,7. El estado físico del alimento también afecta a esterilizadores continuos, destruye del 2 al 13% de la velocidad de reacción; así, la transición del estado la lisina disponible. Por otra parte, durante el almaamorfo al cristalino da lugar a la expulsión de agua cenamiento de la leche en polvo la evolución del ligada (desorción), que queda disponible para la intebloqueo de lisina depende estrechamente de la acracción con otros componentes. Ésta es la causa de tividad de agua y de la temperatura. la aparición de pardeamiento en productos deshiOtros productos con contenido mucho menor dratados almacenados en condiciones de humedad de grupos carbonilo que la leche pueden en deexterior y temperaturas elevadas (Figura 7). terminadas circunstancias sufrir pardeamiento duOtros factores, como la presencia o ausencia de rante el procesado. Es el caso del pescado, donde iones metálicos, afectan a la reacción de Maillard, y la aparición de aminas volátiles y de aminoácidos así las sales de hierro y cobre aceleran la reacción. libres, así como de pentosas, durante el proceso

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Capítulo 2.19.


Tabla 2. PÉRDIDA DE LISINA DISPONIBLE Y DE ALGUNAS VITAMINAS DE LA LECHE POR LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS EMPLEADOS (%) Pasteurización

UHT

Esterilización

Lisina disponible

<2

<6

2-13

Vitamina C

5-25

< 30

30-100

Vitamina B1

< 10

< 20

20-50

Vitamina B6

< 10

< 20

15-50

Vitamina B12

< 10

< 20

20-100

Ácido fólico

< 10

< 20

30-50

degradativo post mortem de proteínas y de ácidos nucleicos contribuye a aumentar el pH y la concentración de substratos reactivos. Al contrario que el pescado, la carne es muy resistente a las reacciones de pardeamiento debido a que el glucógeno es transformado en ácido láctico, lo que supone una desaparición de azúcares reductores y una disminución del pH. No obstante, hay determinados tratamientos que pueden inducir reacción de Maillard en las proteínas cárnicas. Por ejemplo, el simple hecho de recubrir la carne con harina de trigo durante el asado da lugar a una pérdida apreciable de lisina. La reducción de la calidad nutritiva de la proteína que ha experimentado la reacción de Maillard avanzada se acentúa por el hecho de que las premelanoidinas tienen efectos antinutricionales. Se ha observado que inhiben la proteólisis, la actividad de las disacaridasas intestinales y la absorción de aminoácidos. Aunque la digestibilidad del nitrógeno premelanoidínico es muy elevada, alrededor del 70%, no parece participar en procesos metabólicos. Finalmente, es necesario señalar que los polímeros melanoidínicos son casi completamente indigestibles y aparecen en las heces en proporciones muy elevadas. Los estudios recientes indican que la pérdida de valor nutritivo que se produce en los alimentos proteicos por efecto del calor se debe más a la disminución de su digestibilidad que a la simple destrucción de aminoácidos. De igual modo que existen compuestos y condiciones de proceso activadores de la reacción de Maillard, también existen condiciones que limitan dicha reacción. En los productos lácteos los grupos sulfhidrilo de las proteínas del

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suero inhiben las reacciones de pardeamiento provocadas por el calor, y los tratamientos a elevadas presiones también ejercen un efecto inhibidor. El gluten de trigo es un sistema proteico utilizado en numerosos productos panarios y considerado de valor nutritivo relativamente pobre por ser deficiente en dos aminoácidos esenciales: la lisina y la treonina. Durante el horneado, la mezcla de proteínas, hidratos de carbono y agua sufre dos transformaciones diferentes. La desecación de la superficie por exposición a temperaturas de hasta 215 ºC produce la corteza, y el interior o miga permanece a una temperatura cercana a 100 ºC. El proceso de calentamiento reduce aún más el valor nutritivo del gluten por la interacción de la lisina con otros residuos de aminoácidos y otros constituyentes de la masa, especialmente en la corteza. Los procesos implicados son, además de la formación de compuestos de Maillard, la de aminoácidos entrecruzados como lantionina, lisinoalanina y glutamil-lisina, la interacción con taninos y compuestos quinónicos y el bloqueo de las enzimas digestivas por los aminoácidos entrecruzados y por puentes disulfuro. La incorporación a la masa panaria de lisina o de algunos derivados de ésta, como la glutamil-lisina, mejoran sensiblemente el coeficiente de eficacia proteica del gluten. El bajo contenido de L-metionina en muchas proteínas de origen vegetal, especialmente leguminosas, limita su valor nutritivo. Este hecho se agrava porque, durante el procesado y almacenamiento de los productos, la metionina se modifica químicamente por oxidación dando lugar a metioninasulfóxido y metionina-sulfona, por racemización


hasta D-metionina y por degradación hasta compuestos de sabor indeseable. Además, la metionina ligada a proteínas en algunas plantas es utilizada muy pobremente a causa de su escasa digestibilidad. La incorporación del aminoácido L-metionina, de sus derivados N-formilado o acetilado en cantidades moderadas, o de algunos péptidos que contienen metionina como la metionil-metionina, aumenta significativamente el valor nutricional de las proteínas de las leguminosas. El triptófano es el segundo aminoácido esencial limitante en algunos cereales como el maíz. La estabilidad del triptófano libre o ligado a las proteínas durante el procesado de los alimentos depende de la temperatura y de la presencia de oxígeno y otros agentes de peroxidación. En ausencia de agentes oxidantes el triptófano es un aminoácido estable, incluso en condiciones fuertemente básicas o ácidas y a temperaturas de esterilización. Las pérdidas de triptófano durante la cocción o la esterilización parecen menos importantes que los efectos sobre la lisina y la metionina. Únicamente los tratamientos muy enérgicos en presencia de aire causan la degradación de este aminoácido. Sin embargo, a temperaturas elevadas los compuestos carbonilo reaccionan con el triptófano para dar carbolina, que junto con los derivados nitrosos del triptófano son considerados agentes potencialmente carcinogénicos. La formación de compuestos de Maillard no debe contemplarse únicamente bajo el prisma de su influencia negativa en el valor nutritivo de los alimentos. Por el contrario, hay que resaltar que en muchos sistemas alimentarios los compuestos de Maillard dan lugar a una serie de aspectos favorables tales como la mejora de las propiedades organolépticas (tostado del café, elaboración del chocolate, horneado de productos de panadería, procesado de carne y de pescado, elaboración de cerveza, frituras de patatas y de otros productos con elevado contenido en hidratos de carbono, elaboración de té, etc.) y a la formación de productos con actividad antioxidante y antimicrobiana que mejoran las propiedades de conservación. Los productos de la reacción de Maillard entre aminoácidos básicos, especialmente arginina e histidina, con xilosa, ejercen un efecto antioxidante muy elevado en algunos productos horneados como las galletas. Por otra parte, la actividad antioxidante de varios compuestos heterocíclicos volátiles (alquiltiofenos y furfuril-mercaptanos) parece ser la res-

ponsable del aumento de la estabilidad oxidativa de muchos alimentos cocinados.

4.1.5. Interacciones proteína-lípidos Los productos de la oxidación final de los lípidos representan una pléyade de compuestos de naturaleza diversa, especialmente aldehídos, cetonas, moléculas bi y trifuncionales, hidrocarburos alifáticos lineales y cíclicos y compuestos heterocíclicos alifáticos de cadena muy larga. Todos estos compuestos pueden interaccionar con las proteínas dando lugar a numerosas reacciones que influyen en la calidad, las características organolépticas y el valor nutritivo de los alimentos. Los hidroperóxidos lipídicos reaccionan con algunos aminoácidos como el triptófano, la metionina y la cisteína, oxidándolos, y los compuestos carbonílicos reaccionan con la lisina por mecanismos similares a los descritos para los azúcares. Asimismo, la inducción de radicales libres proteicos por contacto con los radicales libres formados durante la oxidación de los lípidos puede dar lugar a la formación de puentes covalentes inter e intramoleculares. Los enlaces cruzados podrían producirse también por reacciones cruzadas con productos secundarios de la peroxidación lipídica. El pescado es uno de los alimentos más susceptibles de sufrir este tipo de reacciones de interacción entre lípidos y proteínas, debido al elevado contenido de ácidos grasos poliinsaturados. Estas reacciones pueden ocurrir incluso en el estado congelado, aunque son más frecuentes en los procesos de cocción, asado, fritura y desecación. La calidad nutritiva de la proteína puede afectarse drásticamente por la interacción con los productos de la oxidación de los lípidos. La digestibilidad de las proteínas se reduce por la formación de puentes covalentes, así como por la modificación de los aminoácidos en los lugares específicos de hidrólisis. Por otra parte, se producen pérdidas de aminoácidos esenciales o reducciones en su biodisponibilidad. La cisteína y la metionina son oxidadas rápidamente en los primeros momentos de la peroxidación lipídica, y la biodisponibilidad de la lisina, de la histidina y del triptófano disminuyen. Muchos de los compuestos volátiles de los alimentos procesados, responsables del aroma y del sabor, provienen de las interacciones de los compuestos de

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Capítulo 2.19.


Maillard y de los lípidos. Los compuestos de Maillard reaccionan no sólo con lípidos en proceso de oxidación, sino con triglicéridos y con fosfolípidos no alterados, generando una gama de compuestos alifáticos heterocíclicos responsables en gran medida del sabor y aroma de los alimentos cocinados tales como la carne, las patatas al horno y fritas, y de muchas bebidas e infusiones (café, té y cacao).

4.1.6. Interacciones proteínavitaminas y elementos minerales La influencia de la reacción de Maillard sobre las vitaminas de los alimentos no es del todo conocida; sin embargo, hay evidencias de que las premelanoidinas pueden reaccionar con las vitaminas B1 y B6, y con el ácido pantoténico, produciendo su degradación parcial a partir de 60 ºC. En cuanto a la vitamina C, la degradación del ácido ascórbico, como se ha comentado con anterioridad, está estrechamente relacionada con la reacción de Maillard; se conoce que el ácido dehidroascórbico reacciona con los grupos amino libres para formar pigmentos rojos y pardos. Hasta 1975 no se tuvo constancia de la influencia de la reacción de Maillard sobre la biodisponibilidad de elementos minerales. Cuando se administran soluciones autoclavadas de aminoácidos y de glucosa por vía intravenosa, aumenta notablemente la excreción renal de zinc y cobre, mientras que el efecto sobre el magnesio es nulo. Cuando la administración de los productos de Maillard se lleva a cabo por vía oral, sólo se produce una disminución de la capacidad de retención de zinc a largo plazo. Además, se ha observado que los productos de Maillard inhiben la absorción de calcio.

4.2. Hidratos de carbono Los tratamientos tecnológicos aplicados a los alimentos tienen un efecto variable sobre los hidratos de carbono. Las reacciones más estudiadas se refieren a la degradación de los azúcares y a sus reordenamientos posteriores e interacciones con otros compuestos como proteínas y lípidos. Entre los mecanismos de destrucción más estudiados se encuentra la reacción de Maillard, que ha sido comentada en el apartado anterior.

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Por otra parte, los azúcares pueden sufrir reacciones de caramelización a temperaturas elevadas y de hidrólisis ácida o reordenación en medio básico. Además, los polisacáridos, por acción del agua y del calor, sufren un proceso de gelatinización y de retrodegradación que tiene una gran importancia nutricional, ya que facilita la digestión de los hidratos de carbono complejos. En los tratamiento térmicos de la leche mediante UHT, esterilización o secado, una parte de la lactosa puede transformarse en lactulosa (isómero de la lactosa en el que la glucosa se transforma en fructosa), que no afecta al valor nutritivo pero que no se hidroliza por la lactasa intestinal y puede llegar intacta al colon, donde es utilizada por los microorganismos presentes. En general, salvo en individuos con un alto consumo de leche esterilizada, no provoca trastornos intestinales. La presencia de lactulosa se utiliza como un índice para estimar el grado de tratamiento térmico.

4.3. Lípidos La oxidación de los lípidos, especialmente de los insaturados, ha sido y continúa siendo un área científica de gran interés ya que se relaciona directamente tanto con el deterioro como con la aparición de características no deseables (aroma y sabor) de los alimentos. El deterioro de los lípidos causa alteraciones importantes del valor nutritivo de los alimentos a la vez que puede condicionar la aparición de compuestos tóxicos y de sustancias que interaccionan con otros nutrientes modificando su valor alimenticio. El problema se complica aún más si se tiene en cuenta que las reacciones de oxidación pueden iniciarse, inhibirse o modificarse por muchos factores como la temperatura, la luz, el pH y la presencia de enzimas, metales y antioxidantes (Figura 8). Los procesos tecnológicos de los alimentos ocasionan la degradación o la alteración lipídica por oxidación térmica y radiolítica, por hidrogenación y por procesos de interesterificación. Asimismo, se pueden ocasionar cambios polimórficos que pueden afectar su utilización por los seres humanos.

4.3.1. Oxidación Los lípidos de los alimentos pueden degradarse por diferentes mecanismos. Los triglicéridos y los


átomo de hidrógeno del grupo metilénico. El radical libre (R.) resultante sufre una reordenación antes de reaccionar con el oxígeno, dando lugar a la formación de diferentes radicales alcoxilo (RO.) y peróxido (ROO.) que posteriormente conducen a la aparición de hidroperóxidos (ROOH). La Figura 8 resume las reacciones que tienen lugar en la autooxidación de los lípidos. La degradación de los hidroperóxidos de los ácidos grasos implica inicialmente una reacción de homólisis para dar un Figura 8. Esquema de las reacciones de autooxidación de los lípidos. R . : radical radical alcoxilo (RO.) y un radilibre; RO . : radical peroxilo; ROO . : radical peróxido. cal hidroxilo (HO.), seguida de una escisión en la posición β de fosfolípidos pueden sufrir procesos de hidrólisis la cadena del ácido graso adyacente al radical alcoxicatalizados por lipasas y fosfolipasas de los propios lo; los otros fragmentos de la degradación del hidroalimentos o de los microorganismos que los contaperóxido contienen el grupo carboxílico. La estrucminan, dando lugar a la formación de ácidos grasos tura de los compuestos volátiles formados depende libres causantes de la denominada rancidez hidrode la composición de la cadena alquílica y de la política. La oxidación de los lípidos de los alimentos sición donde ocurre la escisión. Si la escisión ocurre consiste en la reacción del oxígeno con los ácidos en posición β y el grupo alquilo es saturado aparece grasos insaturados a través de dos procesos denoun aldehído, mientras que la escisión α genera un raminados autooxidación y oxidación fotosensible. dical alquilo. Este fragmento puede generar un alca• Autooxidación de los lípidos. Los ácino o reaccionar con oxígeno para formar un hidrodos grasos libres o que forman parte de trigliperóxido primario, el cual forma posteriormente un céridos y fosfolípidos pueden sufrir procesos de radical alcoxilo que conduce a la formación de proautooxidación dando lugar a la formación de comductos estables tales como aldehídos y alcoholes. puestos oxidados (hidróxidos e hidroperóxidos), Un doble enlace en la cadena alquílica adyacente al que posteriormente se degradan dando lugar a alradical alcoxilo da lugar a compuestos similares con canales, alquenales, alcadienales, aldehídos de otros un doble enlace en posición 2. El rango de productipos, cetonas, alcoholes, ésteres, ácidos, compuestos es más complejo aún si el doble enlace está setos alifáticos heterocíclicos, etc., responsables del parado del radical alcoxilo por un grupo metilénico, sabor oxidado de muchos alimentos que contienen ya que el proceso de oxidación puede continuar en grasas insaturadas. la cadena insaturada. Los hidroperóxidos que conLos principales ácidos grasos insaturados de los tienen un sistema diénico dan una mezcla de susalimentos son los ácidos oleico, linoleico, linolénitancias volátiles aún más compleja cuando se oxidan, co, araquidónico y, en menor grado, eicosapentaeapareciendo alcadienales y alquilfuranos. noico y docosahexaenoico, aunque estos dos úlLos ácidos grasos saturados son relativamentimos son componentes importantes cualitativa y te estables a la oxidación a temperaturas relativacuantitativamente de la grasa del pescado. La oximente bajas. Sin embargo, cuando la temperatura dación de estos ácidos grasos implica la formación aumenta hasta valores utilizados en los procesos de radicales libres; el lugar primario del ataque oxide fritura, la oxidación de la cadena carbonada codativo es el grupo metilénico adyacente al doble mienza al azar. A 150 ºC la oxidación de los ésenlace y la reacción supone la eliminación de un teres metílicos de los ácidos grasos saturados se

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inicia preferentemente en el centro de la molécula o en posición β respecto al grupo éster. Los principales compuestos oxidados que se obtienen son aldehídos y metilcetonas, seguidos de hidrocarburos, ácidos, γ-lactonas y alcoholes. Además de los compuestos monocarbonílicos formados por la oxidación de los lípidos, el malondialdehído (1,3-propanodial) es el compuesto más importante formado a partir de los ácidos linoleico y linolénico y de sus derivados poliinsaturados; este compuesto puede reaccionar con otros componentes alimentarios, especialmente proteínas, como se ha indicado en este mismo Capítulo anteriormente. • Oxidación fotosensible. En presencia de un fotosensibilizador adecuado, como la clorofila o flavinas, una molécula de oxígeno reacciona con un ácido graso insaturado y se forma un peróxido en un carbono que contenga un doble enlace con posterior desplazamiento de éste. La reacción no implica la formación de radicales libres, es independiente de la concentración de oxígeno y no presenta fase de retraso. Asimismo, los dobles enlaces afectados pasan a tener configuración trans y la reacción es inhibida por secuestradores del oxígeno singlete como el β-caroteno y los tocoferoles, pero no se afecta por la presencia de otros antioxidantes.

Figura 9. Degradación térmica de ácidos grasos saturados.

4.3.2. Interacción lípidos-iones metálicos en la oxidación lipídica La oxidación de los lípidos puede estar catalizada por iones metálicos en presencia de agentes reductores tales como ascorbato, NADH y FADH2 presentes en los alimentos. En estos casos, el Fe3+ induce la autooxidación del agente reductor y se produce el anión superóxido (O2. -). En el caso de los tioles, el radical tiólico cataliza la reducción del oxígeno hasta O2. - que, por dismutación, forma H2O2. En los alimentos los iones metálicos están ligados a sustancias como el ADP, DNA y metaloproteínas. Los iones metálicos están implicados, más que en la iniciación, en la propagación de la autooxidación catalizando la descomposición homolítica de los hidroperóxidos lipídicos para dar radicales alcoxilo y peroxilo que, de

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Figura 10. Degradación térmica de ácidos grasos monoinsaturados.

nuevo, inician la oxidación de nuevas moléculas de ácidos grasos. En la carne tanto el hierro hemo como el no hemo son potentes agentes oxidantes, y en la leche tanto el cobre como el hierro son catalizadores de la oxidación lipídica.

4.3.3. Degradación térmica En condiciones anaeróbicas se necesita una temperatura elevada (> 200 ºC) para descomponer los triglicéridos saturados. Los productos resultantes de la degradación son una serie de alcanos, alquenos, cetonas simétricas (C2n-1), ésteres oxopropílicos (Cn), propeno y ésteres del propanodiol, diglicéridos, acroleína y dióxido de carbono (Figuras 9 y 10). El tratamiento de los lípidos insaturados en ausencia de


ácidos dicarboxílicos e hidrocarburos. Los fragmentos radicalarios pueden sustraer un hidrógeno de un nuevo ácido graso insaturado, generando radicales alilo que a su vez sufren alteraciones en la distribución de los dobles enlaces o adición intramolecular a un enlace C-C formando radicales diméricos. Estos últimos pueden generar nuevos ácidos insaturados o formar un dímero saturado monocíclico. La degradación térmica de ácidos grasos poliinsaturados produce una mezcla compleja de dímeros acíclicos, bicíclicos y tricíclicos con diferentes grados de insatuFigura 11. Degradación térmica de ácidos grasos poliinsaturados. ración (Figura 11). La degradación térmica oxidativa de los lípidos supone la oxidación de ácidos grasos saturados en posición α, β o γ, para formar los radicales alcoxilo respectivos, y la oxidación de los ácidos grasos insaturados. En el primer caso, la ruptura termolítica de los carbonos del radical produce varios compuestos carbonílicos, cetonas e hidrocarburos, y en el segundo la formación de dímeros, trímeros y tetrámeros con grupos polares. Los hidroperóxidos formados a partir de todos estos compuestos pueden descomponerse en Figura 12. Formación de polímeros en la degradación térmica de los lípidos. radicales oxi y peroxilo, los cuales pueden sustraer un nuevo hioxígeno produce principalmente dímeros y comdrógeno de otra molécula de ácido graso formanpuestos cíclicos (Figura 11). Uno de los principales do nuevos radicales o generar radicales diméricos mecanismos es la ruptura homolítica del enlace C-C con puentes éter o peróxido. Los nuevos radicales α o β cercano al doble enlace, con la formación subsiformados pueden tomar otra molécula de oxígeguiente de radicales alquílicos. La combinación de esno para formar un radical peroxilo, para posteriortos radicales da lugar a la formación de nuevos ácidos mente llevar a cabo una nueva adición con formagrasos más cortos o más largos que los precedentes, ción de polímeros largos (Figura 12).

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4.3.4. Radiólisis El mecanismo general de alteración de los lípidos por las radiaciones de alta energía implica la ionización primaria de los ácidos grasos con formación de productos radiolíticos por fragmentación del ión molecular positivo localizado en el grupo carboxilo o en un doble enlace. La fragmentación genera cadenas alquílicas o derivados oxiacilo. Los nuevos cationes formados reaccionan con estos últimos compuestos, dando lugar a la formación de polímeros.

4.3.5. Hidrogenación La hidrogenación de grasas insaturadas consiste en una serie de procesos que tienen por objeto modificar la composición de los ácidos grasos con el fin de producir aceites o grasas con características funcionales específicas. Los principales objetivos de la hidrogenación son reducir el grado de insaturación y, por tanto, limitar la velocidad de oxidación, y modificar las características físicas, especialmente el punto de fusión, y las características de cristalización, de manera que el producto sea adecuado para determinadas aplicaciones, como el uso en pastelería. En términos prácticos, las grasas con un contenido elevado de ácidos grasos poliinsaturados se hidrogenan, dando lugar a mezclas de triglicéridos de ácidos grasos monoinsaturados o diinsaturados (18:1 y 18:2) con un determinado grado de isomerización cis-trans. En la industria, las reacciones de hidrogenación se realizan a temperaturas entre 140 y 225 ºC a 50-60 psi (3,5-4,2 kg/cm2) de presión utilizando níquel como catalizador. Los cambios en la configuración isomérica de los ácidos grasos individuales alteran la estructura espacial de los triglicéridos. Así, el trans-oleato tiene propiedades físicas similares al estearato y el cis-trans-linoleato se parece estructuralmente al cis-oleato. Las margarinas suelen tener un contenido elevado de ácidos grasos trans, aunque los procesos se han perfeccionado para que los aceites mantengan unos niveles mínimos de cis-oleato y ciscis-linoleato.

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4.3.6. Interesterificación y formación de triglicéridos estructurados La interesterificación cambia el patrón de distribución de los ácidos grasos dentro del triglicérido, dando lugar a grasas con características deseables en cuanto a punto de fusión y de cristalización. La migración de ácidos grasos dentro de una misma molécula de triglicérido es lo que se denomina intraesterificación. En la práctica se utilizan metales alcalinos o alcóxidos como catalizadores, en el rango de 0,2 a 0,4% y a temperaturas cercanas a 100 ºC. Actualmente, se pueden elaborar triglicéridos con una distribución predeterminada de ácidos grasos para modificar sus propiedades funcionales. La utilización de lipasas en medio acuoso, empleando emulsiones agua-lípido, genera monoglicéridos a partir de una determinada grasa o aceite. Posteriormente, se aíslan los monoglicéridos y se hacen reaccionar con ácidos grasos libres procedentes de la hidrólisis de otros aceites en un medio pobre en agua para que las lipasas actúen como catalizadores de la reacción de esterificación. Así, se elaboran triglicéridos con palmitato en la posición sn-2 para facilitar su absorción, o triglicéridos con oleato en posición 1, araquidónico o eicosapentaenoico en posición sn-2 y docosahexaenoico en posición 3 para el uso en fórmulas para nutrición enteral.

4.3.7. Efectos de los tratamientos tecnológicos sobre el valor nutritivo de los lípidos Cualquiera de las transformaciones que sufren los lípidos por efecto de los tratamientos tecnológicos tiene una gran influencia sobre su valor nutritivo. Los fenómenos de autooxidación de los alimentos, que ocurren incluso a bajas temperaturas en alimentos grasos como los aceites y grasas vegetales, las margarinas o el pescado, y en menor grado la mantequilla, dan lugar a la aparición de sabores anómalos y a la destrucción de ácidos grasos esenciales. La generación de diversos compuestos oxidados y de radicales libres conduce a la alteración del valor biológico de otros nutrientes como las proteínas, aspecto que se ha comentado con anterioridad en el momento de indicar


las interacciones de las proteínas con los lípidos, y a la destrucción de algunas vitaminas que tienen carácter antioxidante como los tocoferoles y el βcaroteno. La autooxidación aumenta con el tiempo y la temperatura de almacenamiento, por lo que no es raro encontrar productos como la leche en polvo entera o huevos deshidratados con signos de oxidación y pérdidas notables de ácidos grasos poliinsaturados. La degradación térmica de los ácidos grasos conduce inevitablemente a la formación de numerosos compuestos polares acíclicos y cíclicos y de polímeros, muchos de ellos de carácter tóxico. En términos prácticos, la degradación sólo ocurre en procesos de fritura o asado y es directamente proporcional al grado de insaturación de los aceites o grasas empleados e inversamente proporcional a su contenido en antioxidantes. Las grasas saturadas son muy estables, pero los productos de fritura se impregnan en su cubierta de estas grasas con los consiguientes riesgos nutricionales que el consumo de grasa saturada conlleva. Los aceites con elevado contenido en ácidos grasos monoinsaturados son muy estables, especialmente si su contenido en antioxidantes naturales o añadidos tras el proceso de refinación es elevado. El aceite de oliva virgen, debido a su elevado contenido en tocoferoles (hasta 300 ppm) y de compuestos fenólicos con actividad antioxidante (hasta 800 ppm), es el producto con mayor estabilidad frente a la oxidación conocido dentro de los aceites con alta concentración de ácidos grasos monoinsaturados. Por el contrario, los aceites con elevado contenido en ácidos grasos polienoicos, como el aceite de soja o el de pescado, sufren grandes transformaciones durante los procesos de fritura con formación rápida de compuestos polares y polímeros tóxicos. En cualquier caso, para minimizar el potencial de oxidación de un alimento, es necesario el manejo adecuado de las materias primas desde su recolección, y promover una serie de requisitos de protección frente al oxígeno, el calor y la presencia de iones metálicos. Los efectos nutricionales de los ácidos grasos trans suponen un tema controvertido. En esencia se comportan como ácidos grasos saturados, contribuyendo a la elevación del colesterol y de las LDL plasmáticos y al aumento de la saturación de las membranas celulares, por lo que

los distintos países han dictado normas para limitar su consumo. Por otra parte, se ha sugerido a partir de estudios in vitro que, bajo determinadas circunstancias, podrían inhibir las desaturasas de ácidos grasos limitando la formación de ácidos grasos poliinsaturados. Sin embargo, la mayor parte de los estudios nutricionales realizados se han llevado a cabo en animales de experimentación y en situaciones de deficiencia de ácidos grasos esenciales, lo que invalida en gran parte los resultados obtenidos. La interesterificación da lugar a la distribución al azar de los ácidos grasos dentro de los triglicéridos, por lo que estos procesos alteran la digestibilidad y la absorción de los lípidos de la dieta. Sin embargo, los lípidos estructurados pueden utilizarse con diversos fines para aumentar la digestibilidad de la grasa o facilitar la biodisponibilidad de un determinado tipo de ácidos grasos, especialmente de ácidos grasos poliinsaturados.

4.4.Vitaminas • La vitamina A es estable en atmósfera inerte pero pierde rápidamente su actividad cuando se calienta en presencia de oxígeno, especialmente a temperaturas elevadas, y se destruye completamente cuando se oxida o se reduce. Además, es sensible a la radiación ultravioleta. • La estabilidad de la vitamina D está influenciada por el medio en el que se encuentre disuelta. En los alimentos es muy estable al calor, a la luz y al oxígeno y solamente es destruida ligeramente en condiciones alcalinas en presencia de luz y aire. • La vitamina K es estable al calor y a los agentes reductores pero es lábil frente a los ácidos fuertes, los agentes oxidantes y la luz. • Los tocoferoles son estables en medio ácido a elevadas temperaturas en ausencia de oxígeno y también en presencia de luz visible, pero son inestables a temperatura ambiente en presencia de oxígeno, álcalis, sales férricas y cuando se exponen a la luz ultravioleta. De este modo, hay una considerable pérdida de compuestos con actividad de vitamina E en la oxidación de las grasas y en los procesos de fritura. • La tiamina o vitamina B1 no sufre ninguna destrucción cuando se calienta a temperaturas de

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Capítulo 2.19.


cocción en medio ácido, pero se destruye en apenas 20 minutos a pH 9. Además, es inestable en presencia de aire, especialmente a pH elevado, y se destruye por autoclavado y en presencia de sulfitos. • La riboflavina (vitamina B2) es muy sensible a la luz y la proporción de destrucción se incrementa con el aumento de la temperatura y del pH. Así, la riboflavina de la leche, que es estable a los tratamientos térmicos, se pierde rápidamente (50% en 2 horas) cuando se expone a la luz solar, y el compuesto resultante, la lumiflavina, a su vez destruye el ácido ascórbico. Sin embargo, la riboflavina es muy estable en medio ácido. • Los compuestos con actividad vitamínica B6 son la piridoxina, el piridoxal y la piridoxamina; la piridoxina es estable al calor, a los ácidos y a las bases, pero es sensible a la luz. El piridoxal y la piridoxamina se destruyen rápidamente por exposición al calor, al aire y a la luz, y las tres especies químicas son sensibles a la luz ultravioleta en soluciones tanto neutras como alcalinas. La piridoxamina presente en los alimentos se afecta por los procesos tecnológicos de conservación. • La niacina es muy estable al aire, a la luz, al calor, a los ácidos y a las bases. • El ácido pantoténico también es muy estable en el rango de pH de 5,5 a 7,0, pero se hidroliza en condiciones de acidez o alcalinidad elevadas y es lábil al calor seco. • El ácido fólico es sensible a la esterilización mediante autoclavado tanto en medio ácido como en medio alcalino, y la destrucción es acelerada por el oxígeno y por la luz. • La vitamina B12, sin embargo, es estable al calor en soluciones neutras, pero se destruye cuando se calienta en medios ácidos o alcalinos, y especialmente en los alimentos. • El ácido ascórbico es ligeramente estable en medio ácido y se descompone rápidamente en presencia de la luz; la descomposición es acelerada por la presencia de iones metálicos como Fe y Cu y por la acción del oxígeno y de los álcalis (Tablas 2 y 3).

4.5. Minerales El estudio del impacto de los procesos tecnológicos sobre el valor nutritivo de los alimentos

674

se ha circunscrito a los efectos sobre los macronutrientes y sobre las vitaminas. El hecho de que el contenido de cenizas de un alimento sea prácticamente igual antes y después del procesado ha llevado a pensar que los minerales no se afectan por los tratamientos tecnológicos aplicados a los alimentos. Sin embargo, la evaluación nutricional clásica basada en la estimación global de pérdidas de masa de un determinado elemento puede ser errónea, si no se consideran los efectos sobre la biodisponibilidad del mineral en cuestión. La disponibilidad intestinal, la absorción, la retención y la utilización corporal de los minerales puede afectarse por los tratamientos tecnológicos. Algunos elementos metálicos cambian de valencia por exposición al oxígeno y, aunque no existen evidencias convincentes de que se modifique su valor nutritivo, la interacción de los metales con otros nutrientes por efecto de los tratamientos modifica en numerosas ocasiones su biodisponibilidad. El lavado de los alimentos disminuye su contenido en minerales por lixiviación y el molido de los cereales, conjuntamente con la separación del salvado, conduce a la pérdida de minerales. El hervido y el cocido de los alimentos disminuyen la retención de cationes divalentes por formación de fitatos, mientras que el proceso de horneado, la extrusión y los procesos fermentativos llevan a la hidrólisis del ácido fítico, aumentando la absorción de minerales. La esterilización de muchos alimentos da lugar a precipitación de algunos minerales y la fritura conlleva pérdidas de yodo. La forma físico-química de los iones metálicos tiene una importancia decisiva en la biodisponibilidad de los elementos minerales. Los alimentos tienen muchos ligandos de minerales, tales como proteínas, péptidos, aminoácidos, hidratos de carbono, lípidos e iones orgánicos complejos. Algunos de estos ligandos forman complejos insolubles con los iones metálicos, reduciendo su disponibilidad para la absorción, pero otros aumentan su biodisponibilidad. La interacción del calcio, del magnesio y del hierro con el ácido fítico es un ejemplo clásico de la disminución de la biodisponibilidad de elementos minerales por interacción con un ligando orgánico, y el aumento de la biodisponibilidad del hierro por el ascorbato es un ejemplo de interacción positiva.


Tabla 3. ESTABILIDAD RELATIVA DE VITAMINAS, AMINOÁCIDOS, ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES Y MINERALES DE LOS ALIMENTOS, FRENTE AL pH Y LOS AGENTES FÍSICOS,Y PÉRDIDAS ESTIMADAS POR EL PROCESO DE COCCIÓN Efecto del pH Nutriente Vitaminas A D E K B1 B2 B6 B12 Ácido fólico Niacina Pantoténico Biotina Ácido ascórbico Aminoácidos Ileu Leu Lys Met Phe Thr Trp Val Otros AGE Minerales

Neutro

Ácido

Básico

Aire

Luz

Calor

Pérdidas por cocción (%)

E E E E I E E E I E E E I

I E I E E E E I E I E E

E I E I I I E E E E I E I

I I I E I E E I I E E E I

I I I I E I I I I E E E I

I I I E I I I E I E I E I

40 40 55 5 80 75 40 10 100 75 50 60 100

E E E E E E E E

E E E E E I I E

E E E E E I E E

E E E E E E E E

E E E E E E I E

E E I E E I E E

10 10 40 10 5 20 15 10

E E

E E

I E

I E

I E

E E

10 3

E: estable. I: inestable. AGE: ácidos grasos esenciales.

La Tabla 3 muestra las estabilidades relativas de aminoácidos, ácidos grasos esenciales, vitaminas y sales minerales, y las pérdidas máximas de dichos nutrientes que se estima se producen en el proceso de cocción. Otro ejemplo de modificación de los elementos minerales de interés tiene lugar durante la elaboración de algunos productos lácteos. En el proceso de elaboración de yogur y leches fermentadas, el descenso del pH que tiene lugar como consecuencia de la acción de las bacterias lácticas provoca

que el calcio y el fósforo presentes en la fase coloidal asociados a las caseínas (2/3 y 1/2 del total, respectivamente) pasen a la fase soluble, con lo que puede favorecerse la absorción de estos elementos. En otro orden, y sólo en relación con el contenido, en los procesos de elaboración de quesos sólo se retienen en la cuajada los elementos minerales que están en la fase coloidal; dependiendo del pH durante la coagulación, parte de aquéllos pueden pasar a la fase soluble, disminuyendo su nivel en el queso terminado.

675

Capítulo 2.19.


5. Resumen  La estabilidad y el valor nutritivo de los macro y micronutrientes de los alimentos pueden afectarse por los procesos tecnológicos, en sentido tanto positivo como negativo. Todos los sistemas de procesado influencian el valor nutritivo de los alimentos, y el grado en que lo hacen depende en gran medida del nutriente considerado, del alimento o sistema alimenticio particular, y de la mayor o menor intensidad del proceso tecnológico aplicado.  El calor desnaturaliza las proteínas de los alimentos, limitando las propiedades bioactivas de algunas de ellas. Además, las proteínas pueden reaccionar con azúcares tanto reductores como no reductores, dando lugar a la disminución de la biodisponibilidad de algunos aminoácidos esenciales, a través de reacciones de Maillard y de entrecruzamiento de aminoácidos. Los hidratos de carbono son muy estables al calor y la pérdida de estos nutrientes se asocia sobre todo a las reacciones de Maillard.  Los lípidos son sensibles a la luz, a la temperatura y al oxígeno, que favorecen la oxidación y degradación de los ácidos grasos poliinsaturados dando lugar a compuestos tóxicos.  Al contrario de lo que ocurre con los minerales, las vitaminas, especialmente algunas de ellas como la vitamina A, la tiamina, la vitamina C, la vitamina B12 y el folato, son muy sensibles a diferentes agentes externos como el oxígeno, el pH, la radiación luminosa y la temperatura.  La disminución de la biodisponibilidad de minerales (absorción y retención) puede afectarse por los tratamientos tecnológicos como el lavado, el hervido y el cocido de alimentos, así como por procesos térmicos de esterilización o de acidificación.

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6. Bibliografía Buchheim W, Schrader K, Morr CV, Frede E, Schütt M. Effects of high pressure on the protein, lipid and mineral phase of milk. En: Heat Treatments & Alternative Methods. International Dairy Federation 1996; Special Issue 9602: 202-13. Artículo basado en la revisión de los efectos de una tecnología emergente, la de las altas presiones, sobre los constituyentes de la leche. Friedman M. Dietary impact of food processing. Annual Review of Nutrition 1992; 12: 119-37. Revisión muy detallada sobre los efectos nutricionales y toxicológicos del procesado de los alimentos. Friedman M. Nutritional and toxicological consequences of food processing. En: Advances in Experimental Medicine and Biology. Plenum Press. New York, 1991. Libro monográfico que estudia detalladamente los procesos que se aplican a los alimentos y su influencia sobre el valor nutritivo, así como las consecuencias toxicológicas. Holt C. The milk salts: their secretion, concentrations and physical chemistry. En: Fox PF (ed.). Developments in Dairy Chemistry, 3 rd ed. Elsevier Applied Publishers Ltd. London, UK, 1985: 143- 81. Tercer volumen de una serie de libros, especialmente diseñado para el aprendizaje de la química y la físico-química de los constituyentes lácteos. Juárez M, Peláez C, Fontecha J. Aplicaciones del frío en los productos lácteos. En: Madrid Vicente A. Aplicaciones del frío en la industria agroalimentaria. Madrid, 2000. Libro que recoge los aspectos de la tecnología de los alimentos relacionados con los tratamientos del frío y sus efectos en la estructura del producto y en las propiedades de los nutrientes. Korhonen H, Pihlanto-Leppäla A, Rantamäki, Tupasela T. Impact of processing on bioactive proteins and peptides. Trends Food and Science Technology 1998: 307-19. Revisión actualizada que detalla los efectos de los tratamientos tecnológicos sobre las proteínas y los péptidos bioactivos contenidos en los alimentos.

Lindsey MG. The impact of food processing on antioxidants in vegetable oils, fruits and vegetables. Trends Food and Science Technology 1998: 336 - 40. Revisión sobre la influencia de los tratamientos tecnológicos sobre los antioxidantes contenidos en los aceites vegetales, en las verduras y en las frutas. Roginski H, Fuquay JW, Fox PF. Nutritional role of milk and dairy products. Effects of processing. Encyclopaedia of dairy sciences. Academic Press. London, 2002. Tratado multiautorial muy actualizado que estudia la ciencia de la leche con detalle, incluyendo todas las disciplinas relacionadas con la química, la bioquímica y la microbiología, así como la producción y procesado de la leche y los productos lácteos. Watzke HJ. Impact of processing on bioavailability examples of minerals in foods. Trends Food and Science Technology 1998: 320-7. Revisión sobre la influencia de los tratamientos tecnológicos sobre la biodisponibilidad de los elementos minerales en los alimentos. Whitfield FB. Volatiles from interactions of Maillard reactions and lipids. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 1992; 31: 1-58. Revisión detallada de la reacción de Maillard y de los mecanismos de oxidación lipídica, y en particular de los compuestos volátiles que se producen en los alimentos como consecuencia de dichas reacciones. Wong DWS. Mechanism and theory in food chemistry. Van Nostrand Reinhold, AVI. New York, 1989. Libro que detalla las reacciones químicas y bioquímicas que se producen en los alimentos y que tienen repercusión sobre sus propiedades reológicas, organolépticas y nutricionales.

7. Enlaces web  www.ift.org/cms  www.fao.org/es/ESN/nutrition/requirements_en.stm  www.harcourt-international.com/foodscience

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2.20. Higiene de los alimentos

Marina Villalón Mir Belén García-Villanova Ruiz

Capítulo 2.20. Higiene de los alimentos

1. Introducción 2. Alteración de los alimentos 3. Contaminación de los alimentos 3.1. Contaminación biológica 3.2. Contaminación química 4. Enfermedades de origen biológico transmitidas por los alimentos 4.1. Intoxicaciones alimentarias bacterianas 4.2. Infecciones alimentarias bacterianas 4.3. Infecciones por virus 4.4. Infestación por parásitos 4.5. Intoxicaciones producidas por hongos 4.6. Enfermedad de Creutzfeldt-Jacob 5. Conservación de los alimentos 5.1. Conservación por calor 5.2. Conservación por frío 5.3. Conservación por reducción del contenido en agua 5.4. Conservación por radiación 5.5. Conservación por alta presión 5.6. Conservación por modificación de la atmósfera 5.7. Conservación por tratamientos químicos 6. Contaminantes químicos 6.1. Residuos de pesticidas 6.2. Residuos de sustancias químicas ambientales 6.3. Residuos de sustancias usadas en la industria y material de envasado 6.4. Residuos de sustancias utilizadas en producción animal 6.5. Aditivos alimentarios 6.6. Sustancias tóxicas naturales

7. Manipulación de alimentos en establecimientos de restauración colectiva, hospitales y en el hogar 7.1. Fuentes de contaminación 7.2. Medidas preventivas para reducir la contaminación de los alimentos en cocinas 7.3. Técnicas de cocinado. Modificaciones físicas y químicas que se producen durante la cocción 8. Compra y almacenamiento de alimentos en restauración 8.1. Normas básicas de higiene para la adquisición y conservación temporal de alimentos 8.2. Envasado y etiquetado de alimentos 9. Análisis de peligros y puntos de control críticos (APPCC) 9.1. Directrices para la aplicación de los principios del APPCC 9.2. Principios generales de un APPCC 9.3. Beneficios e inconvenientes de un sistema de control 10.Resumen 11.Bibliografía 12.Enlaces web

Objetivos n Conocer las principales causas de alteración de los alimentos. n Establecer el origen de los peligros asociados a la pérdida de seguridad de los alimentos. n Describir las bacterias, virus y parásitos causantes de infecciones, intoxicaciones e infestaciones alimentarias. n Establecer las medidas higiénicas procedentes para evitar la presencia y desarrollo de los microorganismos en los alimentos. n Describir los tratamientos de conservación aplicados a los alimentos para destruir o inhibir los microorganismos e inactivar las enzimas. n Conocer los peligros relacionados con agentes causantes de contaminación química e indicar los riesgos asociados a los alimentos. n Dar a conocer las normas básicas de higiene a quienes trabajen en cocinas dedicadas a restauración colectiva, hospitalaria y doméstica, y las medidas preventivas para reducir la contaminación de los alimentos. n Exponer las normas básicas de higiene para la adquisición y almacenamiento de alimentos en instalaciones de restauración. n Iniciar al lector en el principio del envasado de los alimentos como medida fundamental de higiene. n Dar a conocer los fundamentos del Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos como sistema preventivo para el control de la higiene y seguridad alimentaria.

1. Introducción

S

egún la Organización Mundial de la Salud (OMS), la higiene de los alimentos se refiere al “conjunto de condiciones y medidas que deben estar presentes en la producción, recolección, sacrificio, transformación, transporte, conservación y cocinado, para garantizar la salubridad de los mismos”. Este concepto constituye la base de lo que actualmente viene a denominarse “seguridad alimentaria”. Según se desprende de los informes emitidos por la OMS, el 70% de los trastornos gastrointestinales agudos se producen por el consumo de alimentos contaminados. Las enfermedades transmitidas por los alimentos constituyen uno de los problemas de salud pública más difundidos en el ámbito mundial. Los informes publicados revelan un incremento anual, junto con una tendencia a la aparición de patologías nuevas o de reciente identificación que pueden ser de carácter químico o biológico. Estas enfermedades, que se manifiestan como problemas emergentes, pueden ser debidas a la aparición por primera vez en una población, a la existencia de nuevos vehículos de transmisión, a una más amplia y rápida distribución geográfica, o a enfermedades propagadas desde hace muchos años, pero que han podido llegar a reconocerse recientemente gracias a la mayor amplitud de conocimientos o al desarrollo de nuevos métodos de identificación y análisis. Los principios generales de la higiene alimentaria fueron desarrollados por la Organización de las Naciones Unidas a través de la Organización para la Alimentación y la Agricultura (FAO), y específicamente mediante el Codex Alimentarius. En 1993, la Unión Europea (entonces denominada “Comunidad Europea”) publicó una directiva, la 93/43 CE, acerca de la higiene de los alimentos, basada en la aplicación del sistema de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos (APPCC, o HACCP si se usan las siglas en inglés), que permite identificar riesgos específicos y medidas preventivas para su control con el fin de garantizar la inocuidad de los alimentos, desde la fase de producción primaria hasta el consumidor, si bien en el ámbito de la aplicación de esta Directiva en la legislación española, mediante el Real Decreto 2207/1995, se establece que “sólo será aplicable a las fases posteriores a la producción primaria”. Recientemente, se ha creado la Agencia Española de Seguridad Alimentaria, cuyo objetivo es “promover la seguridad, reducir los riesgos de las enfermedades transmitidas o vehiculizadas por los alimentos, garantizar la eficacia de los sistemas de control de los mismos, y promover el consumo de alimentos sanos favoreciendo su accesibilidad y la información sobre los mismos”.

683

Capítulo 2.20.

Higiene de los alimentos

2. Alteración de los alimentos Las alteraciones de los alimentos se refieren a los cambios que limitan su aprovechamiento o bien los hacen indeseables o inadecuados para su consumo. Estas alteraciones pueden ser debidas a influencias externas o a circunstancias del estado del propio alimento que puedan inducir cambios físicos, químicos, biológicos y microbiológicos, y pueden corresponder a las siguientes categorías: Las alteraciones de origen microbiano constituyen la principal causa de deterioro de los alimentos, y pueden ser debidas a bacterias, hongos y levaduras que ocasionan una intensa proliferación microbiana o una profunda alteración de los constituyentes del alimento. En el primer caso, se observa la formación de colonias en la superficie, o en las superficies mucosas por difusión de microorganismos, enturbiamiento de líquidos o coloraciones anómalas producidas por pigmentos microbianos; en el segundo, se producen transformaciones de los constituyentes de los alimentos que generan viscosidad, licuefacción, acidificación, alcalinización, rancidez, putrefacción y producción de gases. El ataque por insectos o roedores ocasiona un deterioro importante del alimento o del envase debido al devorado, roído, perforado o manchado, así como al peligro asociado a los microorganismos que estos pueden aportar. Alteraciones por enzimas tisulares de origen animal o vegetal: oxidación de la grasa por lipooxigenasas, pardeamiento enzimático producido en algunas frutas y hortalizas por acción de las polifenol oxidasas con formación de pigmentos pardos; acción de las peroxidasas sobre hortalizas verdes con generación de sabores extraños durante el almacenamiento. Alteraciones químicas originadas en los procesos de producción y almacenamiento: oxidación de la grasa, con generación de sabores y olores desagradables, pérdidas de vitaminas, modificación de los ácidos grasos esenciales con formación de compuestos potencialmente tóxicos. Reacciones de pardeamiento químico entre grupos carbonilo procedentes de azúcares reductores y grupos amino de proteínas o aminoácidos (compuestos de Maillard), que originan cambios benefi-

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ciosos o indeseables en los alimentos relacionados con el olor, sabor y/o color. Los cambios no deseables afectarían a la perdida del valor nutritivo, solubilidad y digestibilidad. Otras alteraciones serían desnaturalización de proteínas; hidrólisis de hidratos de carbono, proteínas y lípidos; degradación de pigmentos, etc. (ver Capítulo 2.19). Deficiencias tecnológicas o culinarias pueden causar deterioro del alimento por ahumado excesivo, carbonización, resecado, requemado, etc. Alteraciones físicas debidas a golpes, heladas, presiones, deshidrataciones, radiaciones, o a la presencia de polvo, suciedad u objetos ajenos al producto: arena, vidrio, tierra, partículas metálicas, partículas de madera, pelos, excrementos, insectos o sus fragmentos, entre otras.

3. Contaminación de los alimentos 3.1. Contaminación biológica La contaminación biológica de los alimentos puede ser originada por virus, parásitos, bacterias, hongos o sustancias tóxicas producidas por estos organismos. La llegada de organismos patógenos a los alimentos se puede producir por diferentes vías; por ejemplo, el suelo contiene un gran número de microorganismos y parásitos. Estos pueden acceder a las plantas, a los animales o ser arrastrados por las aguas. Además, el aire puede levantar corrientes de polvo que transporten los microorganismos a los diferentes alimentos. Las aguas naturales no sólo contienen su propia microbiota microbiana, sino que pueden transportar organismos procedentes del suelo, de aguas residuales, o de animales y vegetales. Las aguas residuales domésticas son utilizadas en muchos casos para el riego de los cultivos. Los vegetales recientemente cosechados pueden así ser portadores de microorganismos patógenos, y especialmente de aquellos que producen trastornos gastrointestinales. En algunos lugares, se siguen utilizando los desechos fecales (el “estiércol natural”) para el abonado. La depuración de las aguas residuales reduce considerablemente el número de microorganismos, pero las aguas utilizadas para riego siguen portando micro-

M. Villalón Mir | B. García-Villanova Ruiz

organismos patógenos. El aire también está implicado en la transmisión de microorganismos o de esporas. Esta vía de transmisión tiene gran importancia desde el punto de vista higiénico y económico. Los insectos pueden transmitir igualmente microorganismos patógenos. Los alimentos se contaminan durante el almacenamiento o en los procesos de manipulación. El personal, equipo y material que participan en el transporte, almacenamiento o manipulación están implicados en esta vía de transmisión. Para que se produzca una contaminación microbiana se necesita que esté presente el microorganismo, que el alimento sea idóneo para el crecimiento del mismo, y que se den las circunstancias que favorezcan una multiplicación microbiana. En general, los alimentos crudos de origen animal, con un alto contenido en agua y ricos en nutrientes (carnes, pescados, leche y huevos), son más susceptibles de alterarse que los alimentos de origen vegetal (verduras, hortalizas, frutas). Los alimentos con alto contenido en azúcares (mermeladas, miel, azúcar,); en sal (salazones); en grasas (mantequillas, margarinas, aceites vegetales), en ácidos (encurtidos), y los productos de bajo contenido en agua (legumbres, cereales, frutos secos) presentan un riesgo de contaminación biológica menor.

4. Enfermedades de origen biológico transmitidas por los alimentos La alta incidencia de procesos infecciosos entéricos en la población general, junto con los elevados índices de morbimortalidad en determinados grupos (niños y ancianos), hacen que este tipo de patologías constituya un motivo de especial interés, tanto desde el punto de vista clínico como microbiológico. El número de microorganismos implicados en cuadros nosológicos entéricos ha aumentado en los últimos años, debido, entre otros factores, al mejor conocimiento de la clasificación taxonómica de los diferentes agentes etiológicos y al desarrollo de métodos diagnósticos cada vez más sensibles. La aparición de agentes infecciosos, antes casi desconocidos en nuestro entorno, se ha visto favorecida por la mayor frecuencia de viajes intercontinentales y por el aumento de los movimientos migratorios. El incremento del número de pacientes inmunocomprometidos [síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida) y tratamientos inmunosupresores] ha supuesto un elemento de capital importancia en relación con este grupo de enfermedades infecciosas.

3.2. Contaminación química

4.1. Intoxicaciones alimentarias bacterianas

La contaminación de alimentos por sustancias químicas constituye una preocupación importante para la salud pública. Se produce, en gran parte, por la actividad industrial, el aire, suelo, agua, actividades de minería y fundición, sector de energía, producción agrícola, producción animal, y dispersión de desechos peligrosos y de desechos y desperdicios comunales. Otros peligros, como los derivados de sustancias tóxicas naturales, pueden surgir durante la cosecha, almacenamiento, procesado, distribución y preparación de alimentos. Asimismo, la adulteración accidental o intencionada de los alimentos por sustancias tóxicas ha causado serios incidentes en la salud pública. Los aditivos alimentarios, pesticidas, drogas veterinarias y otros agroquímicos pueden plantear peligros si dichas sustancias no están reguladas correctamente o se utilizan inadecuadamente (ver Capítulo 2.21).

• Clostridium botulinum El botulismo es causado por neurotoxinas proteicas de C. botulinum (bacilo Gram-positivo, anaerobio estricto y esporulado). Existen siete tipos serológicos (serotipos) de toxinas, que se designan con las letras A a G. Las toxinas no son muy termorresistentes, pero esta característica depende del tipo; las de los serotipos A y B se destruyen por calentamiento a 80 ºC durante 10 minutos. Las esporas son muy resistentes a los agentes físicos y químicos, y por tanto al medio ambiente. Resisten el calor y pueden tolerar la ebullición durante dos horas. Si las esporas no se destruyen con el procesado, pueden germinar y originar formas vegetativas que sintetizan las toxinas. Las esporas de C. botulinum se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza, en el suelo, el polvo, y las aguas dulces, saladas y residuales. El botulismo en pacientes humanos suele estar producido por los serotipos A, B y E.

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Capítulo 2.20.


Tabla 1. SIGNOS CLÍNICOS DE LAS INTOXICACIONES PRODUCIDAS POR BACTERIAS Staphilococcus Clostridium Clostridium aureus botulinum perfringens

Escherichia coli Escherichia coli enterotoxigénico enterohemorrágico

Periodo de incubación (h)

1-6

12-35

8-24

12-72

48-288

Duración de la enfermedad (h)

6-24

(1 semana6 meses)

12-24

24-168

72-192

Vómitos

+

±

-

-

-

Náuseas

+

±

±

+

+

Diarrea

+

±

+

+

+

Dolor abdominal

+

±

+

+

+

Fiebre

-

-

-

+

-

-: raro; ±: a veces; +: frecuente; h: horas.

La intoxicación alimentaria se produce por la ingestión de alimentos que contienen la toxina preformada. En la mayoría de los casos ocurre por el consumo de conservas vegetales caseras, por el contacto del alimento con el suelo, por productos animales o por alimentos precocinados, y sólo ocasionalmente por conservas comerciales. La producción de toxinas implica que los procedimientos de preparación han sido ineficaces para evitar la contaminación con esporas, que los sistemas de esterilización han sido inadecuados para destruirlas, y/o que las condiciones de conservación han permitido la germinación y multiplicación de la bacteria y la producción de la propia toxina. Son particularmente peligrosas las conservas con pH neutro o alcalino, y los alimentos de origen animal (como los de cerdo o pescado). El tratamiento térmico correcto, el pH bajo y la adición de cloruro sódico y nitritos son factores que acentúan la acción protectora. En la intoxicación alimentaria, la toxina preformada que se ingiere se absorbe por endocitosis a través del tracto gastrointestinal y experimenta difusión sistémica por vía linfática o sanguínea, alcanza las uniones neuromusculares e inhibe la liberación de acetilcolina. Los primeros síntomas de botulismo aparecen entre 12 y 35 horas después de la ingestión del alimento y, en ciertos casos, el periodo de incubación puede prolongarse hasta 8 días. El cuadro clínico puede ser de intensidad y gravedad variable, desde leve hasta mortal, y

686

se caracteriza por la aparición de manifestaciones neuromusculares (vértigo, dificultad para tragar y hablar, debilidad en los miembros superiores e inferiores y visión borrosa). Pueden aparecer náuseas, vómitos y estreñimiento, pero no fiebre. En la mayoría de los casos la muerte sobreviene por fracaso ventilatorio debido a la afectación de los músculos respiratorios (Tabla 1). • Clostridium perfringens Microorganismo ampliamente difundido en la naturaleza. Se clasifica, en función de su capacidad para producir exotoxinas, en cinco tipos (A, B, C, D y E). Las cepas que clásicamente han producido intoxicaciones alimentarias pertenecen al tipo A. La toxina A es termorresistente y específica de las esporas. La producen las células bacterianas en las últimas fases de esporulación, y se libera junto con las esporas. Se fija irreversiblemente a las células del intestino, modificando la permeabilidad y produciendo la muerte de las mismas por lesiones en la membrana. Las cepas productoras de intoxicaciones alimentarias se localizan en el suelo, agua, polvo, tracto gastrointestinal de personas y animales, y alimentos (carnes y verduras). La temperatura óptima de crecimiento es de 45 ºC, y no crece de forma significativa por debajo de 20 ºC. Las endosporas son termorresistentes, por lo que sobreviven al cocinado y crecen durante el almacenamiento. Prefieren atmósferas pobres en oxígeno, por lo que pueden


desarrollarse en alimentos almacenados al vacío. La contaminación de productos de origen animal se produce durante el sacrificio y faenado de los animales o en el curso de los tratamientos posteriores por manipuladores, utensilios, polvo, etc. En los alimentos vegetales, el riesgo de contaminación principal es por el riego con aguas residuales o por la acción de manipuladores y utensilios. Los alimentos más frecuentemente involucrados son: carne cocinada, carne de ave, pescado, estofados, empanadas, salsas y alimentos envasados al vacío. Por tanto, las principales medidas preventivas comprenden evitar el almacenamiento de alimentos cocinados dentro del rango de temperaturas de entre 5 y 60 ºC, y recalentar los alimentos antes de su consumo por encima de 75 ºC. Los brotes están a menudo asociados a actividades de restauración colectiva a gran escala. La intoxicación se produce por el consumo de dosis altas de microorganismos, que producen la toxina en el intestino de las personas infectadas. Los síntomas típicos son dolor abdominal y diarrea, entre 8 y 24 horas después de la ingestión. La duración de la enfermedad es relativamente breve, y los síntomas desaparecen en el curso de 12 a 24 horas. En los casos más graves, los síntomas pueden persistir en algunos individuos durante 1 a 2 semanas (Tabla 1). • Staphylococcus aureus Las intoxicaciones causadas por Staphylococcus aureus pueden constituir un alto porcentaje del total de los procesos de intoxicación alimentaria. Como ocurre en el caso de toxiinfecciones causadas por B. cereus, su incidencia parece ser subestimada debido al carácter (habitualmente) poco grave del proceso y a la falta de confirmación microbiológica en la mayoría de los casos. Staphylococcus aureus son cocos Gram-negativos, anaerobios facultativos, no esporulados, coagulasa y desoxirribonucleasa positivos. La intoxicación estafilocócica se produce por la ingestión de alimentos que contienen toxina, producida por algunas especies y cepas de estafilococos. S. aureus se encuentra en las secreciones nasales, la piel, las heridas, los ojos y el tracto intestinal del hombre, además de en el suelo, el aire y la leche. Las toxinas son sintetizadas durante la fase exponencial de crecimiento bacteriano en los alimentos almacenados. Se han identificado ocho tipos serológicos. La enterotoxina más frecuente es la del tipo A, hallada en el 75% de los brotes. El 15-20% de los S. aureus aislados de huma-

nos son enterotoxigénicos, dato del que se deriva la importancia de los manipuladores en la transmisión de la intoxicación. Las toxinas son termoestables y resisten tiempos de cocción de 30 minutos, pero las formas vegetativas no sobreviven estas condiciones. Los alimentos ligados a la intoxicación estafilocócica suelen ser alimentos elaborados manualmente, con insuficiente refrigeración posterior, y también los cocinados pero consumidos fríos, como carnes, huevos, cremas o productos lácteos. Esto es debido a que la toxina se produce más fácilmente en ausencia de microbiota competitiva. Los signos clínicos aparecen entre una y seis horas después de la ingestión del alimento contaminado, y se caracterizan por la aparición de vómitos, dolor abdominal y postración, a menudo con diarrea pero sin fiebre. La mayoría de los pacientes se recuperan en 24 horas (Tabla 1). El problema principal asociado con el control de esta intoxicación alimentaria es la alta tasa de portadores humanos, que hace significativamente alto el riesgo de contaminación a partir de manipuladores de alimentos. • Bacillus cereus Se trata de bacilos Gram-positivos, anaerobios facultativos y formadores de endosporas. Se admite que, debido a la escasa gravedad del cuadro y a que la detección microbiológica no se realiza rutinariamente en pacientes diarreicos, la incidencia real de la intoxicación por B. cereus puede ser superior a la estimada. La bacteria elabora dos tipos de toxinas relacionadas con síndromes clínicos diferenciados: síndrome emético y síndrome diarreico. La enfermedad emética se produce por la ingestión del alimento contaminado con una toxina termoestable producida durante la formación de las esporas. Los brotes se asocian al consumo de cereales y muy especialmente al de arroz. Algunos otros cuadros han sido debidos a pastas, pudín de leche y cremas pasteurizadas. Los síntomas son parecidos a los de la intoxicación por S. aureus. Debido a la amplia distribución, el riesgo aparece cuando existen recuentos altos o cuando se ha producido la toxina. Esto se evita mediante control de la germinación de las esporas y prevención de la proliferación de las células vegetativas en los alimentos ya cocinados. El problema más importante es la falta de refrigeración de alimentos cocinados con cereales. Bacillus cereus también produce una toxina termolábil responsable de un cuadro diarreico; esta toxina

687

Capítulo 2.20.


Tabla 2. SIGNOS CLÍNICOS DE LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS PRODUCIDAS POR BACTERIAS

Periodo de incubación (h) Duración enfermedad (d) Vómitos Náuseas Diarrea Dolor abdominal Fiebre

Salmonella

Campylobacter

Y. enterocolitica

ECEP

ECEI

12-36 ≤7 ± + + + +

72-120 3-5 + + + +

24-36 <5 + + +

12-72 ≤3 + + + + +

12-24 ≤7 + + +

-: raro; ±: a veces; +: frecuente; h: horas; d: días. Y.: Yersinia; ECEP: E. coli enteropatogénico; ECEI: E. coli enteroinvasivo.

se produce durante la germinación de las esporas en el tracto intestinal tras la ingestión de alimento contaminado. El síndrome diarreico es similar al causado por C. perfringens. Los alimentos implicados son platos de carne y verduras, sopas, estofados, embutidos, salsas y postres. • Escherichia coli Clásicamente se han considerado cuatro grupos definidos de cepas de Escherichia coli implicados en procesos diarreicos. E. coli puede ser un componente de la microbiota intestinal normal, o ser por el contrario patógeno. Según el mecanismo patogénico, recibe diversas denominaciones: E. coli enteropatogénico (ECEP), E. coli enterohemorrágico (ECEH), E. coli enterotoxigénico (ECET) y E. coli enteroinvasivo (ECEI). Recientemente se han identificado E. coli enteroagregativo (ECEA) y E. coli de adhesión difusa (ECAD). La patogenicidad de E. coli enterotoxigénico y E. coli enterohemorrágico se relaciona con la producción de toxinas, mientras que E. coli enteroinvasivo y E. coli enteropatogénico están aún en estudio. La forma de diseminación es la fecal-oral, a través de alimentos o aguas contaminadas. Los seres humanos son el reservorio para todas las cepas que producen diarrea, con la excepción del ECEH, cuyo reservorio es el ganado. E. coli enterohemorrágico (ECEH) serotipo O157: H7 es el mejor estudiado, debido a los brotes con elevada tasa de mortalidad que ha producido en los últimos 20 años. Desde entonces se ha reconocido como causa de diarreas hemorrágicas asociadas al síndrome hemolítico-urémico (Tabla 1). El alimento más frecuentemente identificado en la infección humana es la carne de vacuno, pero también se han identificado

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otros alimentos, tales como carne de pavo, leche, yogur, mayonesa, vegetales crudos y agua. E. coli enteroinvasivo (ECEI) no produce enterotoxinas y se transmite por vía fecal-oral, a través de alimentos o aguas contaminadas. Invade las células del epitelio intestinal, y se propaga de una célula a otra. Su mecanismo invasor y patogenético es similar al de Shigella (Tabla 2). E. coli enteropatogénico (ECEP) se fija a las células de la mucosa intestinal provocando modificaciones de la estructura celular (fijación sobre y destrucción de las microvellosidades). Produce la “diarrea del viajero” en proporción similar a E. coli enterotoxigénico. Como éste, precisa de un inóculo elevado (106 a 1010 unidades formadoras de colonias) y, tras un periodo de incubación de 24 horas, aparece diarrea de moderada a grave, que en niños puede ser persistente. Se ha asociado a brotes epidémicos de enteritis grave en lactantes. Las medidas de control deben basarse en evitar la contaminación fecal directa debida a la relajación u omisión de la higiene personal, especialmente de manipuladores, y en reducir el posible riesgo de contaminación fecal indirecta, evitando el riego con aguas residuales y la contaminación cruzada y cocinando completamente el alimento.

4.2. Infecciones alimentarias bacterianas • Salmonella

La salmonelosis es una de las enfermedades infecciosas de origen alimentario más importantes,


Figura 1. Ciclo de transmisión de Salmonella. Fuente: Baird-Parker AC. The Lancet 1990; 336: 1231-5.

especialmente en los países desarrollados. Salmonella es responsable de más del 50% de los brotes de toxiinfección, y es el principal agente patógeno en éstos. El género Salmonella consta de más 2.200 serotipos, de los que tan sólo 35 constituyen el 90% de los aislamientos humanos. Dentro de este género se encuentran S. typhi y S. paratyphi A, B y C, productoras de la fiebre tifoidea y paratifoidea. El principal hábitat de Salmonella es el tracto intestinal del hombre y de animales de granja y compañía, aves y reptiles, que excretan Salmonella por las heces, a continuación, éstas se diseminan por el ambiente. El género Salmonella está ampliamente distribuido en la naturaleza (Figura 1). Los huevos y productos derivados de los mismos, la carne de pollo, pavo, vaca y cerdo, la leche y los helados son los alimentos que con mayor frecuencia se encuentran asociados a brotes de salmonelosis humana. La contaminación secundaria a través de manipuladores y el contacto directo entre alimentos contaminados y no contaminados son también una causa importante. Salmonella se distingue del resto

de los microorganismos causantes de toxiinfecciones alimentarias por su frecuencia en ciertos alimentos de consumo frecuente, como el pollo, por su capacidad para multiplicarse en gran variedad de alimentos en un amplio rango de temperaturas, por su facilidad de diseminación de persona a persona, por su resistencia a las condiciones ambientales teóricamente adversas tales como luz solar, desecación, calor, concentraciones de sal, y por su prolongado periodo de excreción tras la infección (incluyendo un estado de portador). El control de Salmonella es un problema complicado por las interrelaciones existentes entre la contaminación medioambiental, la de los animales de abasto y la del humano. Entre las medidas de control se comprenden las de regular la importación de animales vivos o sacrificados y reducir su infección, utilizar pienso exento de Salmonella, mejorar la condiciones higiénico-sanitarias de los lugares de cría, de sacrificio y venta de pollos y de explotaciones de ponedoras, educación de los consumidores y manipuladores en el procesado y

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cocinado, y especialmente en la aplicación de calor, tiempo y temperatura suficientes, y refrigeración rápida a temperaturas inferiores a 10 ºC, impedir las contaminaciones cruzadas y adoptar medidas respecto al sujeto enfermo, en especial sobre manipuladores de alimentos. La patología relacionada con Salmonella se manifiesta en tres cuadros clínicos: gastroenterítico, septicémico y fiebre entérica. La mayoría de las infecciones por Salmonella corresponden al cuadro gastroenterítico (Tabla 2), con un periodo de incubación de 12-36 horas, seguido de náuseas, a veces vómitos, diarrea, dolor abdominal y fiebre. La fase aguda suele durar entre 24 y 48 horas, y remite en una semana. Es una enfermedad autolimitante y puede ser más grave en niños pequeños, en ancianos o en personas con enfermedad inmunosupresora. Actualmente, S. enteritidis, S. typhimurium y S. virchow son los serotipos mayoritariamente aislados. El cuadro de fiebre entérica se relaciona con la infección por los serotipos S. typhi y S. paratyphi A, B y C. La fiebre tifoidea es una enfermedad de transmisión principalmente hidrofecal: agua, hielo, bebidas fabricadas con agua, leche y derivados, productos regados o cultivados con aguas contaminadas (verduras y moluscos) y los insectos que pueden facilitar su difusión. El microorganismo se localiza en el sistema linfático y reticuloendotelial. Las manifestaciones clínicas cursan con fiebre, postración, dolor abdominal, diarrea y a veces roseola típica en tórax, abdomen y extremidades, etc. También existen cuadros producidos por Salmonella que cursan con septicemia. • Shigella El género Shigella comprende varios serotipos, agrupados según el antígeno O en cuatro especies: Shigella dysenteriae, S. flexneri, S. boydii y S. sonnei. Existen dos mecanismos patogénicos, uno invasivo en el que las Shigella proliferan en el intestino e invaden la mucosa del íleon y del colon, y otro producido por una enterotoxina termolábil (toxina Shiga), originada principalmente por el serotipo 1 de S. dysenteriae, similar a las verotoxinas elaboradas por E. coli. La presentación clínica de la shigellosis varía desde una infección asintomática hasta una disentería fulminante. S. sonnei produce una diarrea leve sin fiebre, y S. dysenteriae dolor abdominal, fiebre, heces sanguinolentas y fluidas y, a veces, cefalea, náuseas y postración.

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El principal reservorio son las heces humanas, y muy rara vez se han encontrado en heces de animales. Además, pueden hallarse en aquellos ambientes donde se haya producido una contaminación fecal humana y en los alimentos, principalmente vegetales, regados con aguas contaminadas. La dosis infecciosa de Shigella es muy baja [100 unidades formadoras de colonias (UFC)/g]. Por tanto, la higiene personal y la cloración de las aguas en países en vías de desarrollo son las mejores medidas preventivas. • Yersinia enterocolitica El género Yersinia está constituido por 11 especies, entre las cuales se encuentra Y. pestis (agente causal de la peste bubónica o pneumónica). Y. enterocolitica es la principal especie productora de gastroenteritis. Ocasiona en el ser humano una diarrea primordialmente de tipo invasivo (Tabla 2). Las cepas virulentas de Y. enterocolitica colonizan el tracto intestinal, atraviesan la mucosa y penetran en el interior de las células de la submucosa intestinal, provocando una infección que posteriormente se puede propagar a los ganglios linfáticos mesentéricos. Se ha encontrado en orina, sangre, liquido cefalorraquídeo y ojos de personas afectadas. A temperaturas inferiores a 30 ºC, Yersinia produce una enterotoxina termoestable similar a la de E. coli enteroinvasivo, pero se cree que no es éste el factor que le confiere virulencia. La incidencia de esta intoxicación está probablemente infravalorada, debido a dificultades relacionadas con su estudio. Los reservorios naturales son los animales (cerdo y vaca), por lo que las infecciones están relacionadas con la ingesta de carne de vaca, cordero y cerdo, además de pescados, leche y productos lácteos. Se desarrolla a 4 ºC, pero la cocción adecuada y la pasteurización eliminan eficazmente el microorganismo. • Campylobacter Campylobacter spp. son bacilos Gram-negativos y microaerófilos. Son los causantes más habituales de diarreas en muchos países, inclusive la llamada “diarrea del viajero”. El microorganismo se conoce desde hace muchos años. Su gran implicación como agente causante de gastroenteritis se conoce desde que, en 1977, se comenzó a emplear un medio de cultivo selectivo para su estudio. Las especies C. jejuni y C. coli son las más frecuentemente aisladas.


C. jejuni no es un microorganismo muy extendido en el medio ambiente debido a su sensibilidad a la luz solar, a la desecación, al exceso de sal y a las bajas temperaturas. El principal reservorio es el tubo digestivo de animales de sangre caliente, especialmente las aves de corral, y de forma transitoria el intestino de personas afectadas por la enfermedad o portadores. El principal alimento portador es la carne de pollo; también lo son la leche cruda, los quesos no pasterizados, las carnes rojas y las aguas no tratadas. La transmisión de la enfermedad se debe fundamentalmente a contaminaciones cruzadas entre alimentos y superficies, utensilios, etc., por lo que las prácticas higiénicas de los manipuladores de alimentos desempeñan un papel importante. La dosis infectiva de Campylobacter (200 UFC/g) es más baja que la de Salmonella. La leche y los alimentos ácidos le permiten salvar la barrera ácida del estomago y provocar la infección con mayor facilidad. Campylobacter spp. puede constituir, a escala mundial, uno de los agentes etiológicos más frecuentes de gastroenteritis bacteriana aguda. La infección tiene un periodo de incubación de 2 a 5 días, y cursa con dolor abdominal intenso, fiebre y diarrea sanguinolenta (Tabla 2). Preferentemente afecta a niños y personas jóvenes. • Vibrio El género Vibrio está constituido por, al menos, 34 especies, de las que unas doce pueden considerarse patógenas en humanos. Las especies patógenas humanas serán halófilas o no según requieran la presencia de ciertas concentraciones de cloruro sódico para su crecimiento óptimo (mínimo, 1%). Forman parte del medio ambiente hídrico, preferentemente marino. Las gastroenteritis causadas por agentes del género Vibrio pueden ser de tipo colérico o no. En la forma epidémica de tipo colérico, algunas cepas de V. cholerae inducen manifestaciones como diarrea líquida secretoria muy abundante (a la que los médicos asignan la descripción de “diarrea en agua de arroz”), y deshidratación grave debida a grandes pérdidas hidroelectrolíticas, asociadas a vómitos que afectan preferentemente a la población infantil. La forma no colérica (V. parahaemolyticus y otros) no es diferenciable de la diarrea acuosa, que cursa con náuseas, vómitos y dolor abdominal, causada por otros microorganismos enteropatógenos. La gastroenteritis por V. parahaemolyticus es debida

casi exclusivamente al consumo de alimentos marinos. La refrigeración y la congelación pueden inducir la inactivación e incluso la eliminación de este microorganismo. Ésta podría ser la causa por la que la frecuencia de identificación de V. parahæmolyticus en Europa y los EE UU es muy baja, debido al almacenamiento de los productos marinos en condiciones de refrigeración o congelación. En el Japón, ésta es la principal causa de intoxicación alimentaria. • Otras bacterias patógenas Existe una serie de bacterias patógenas transmitidas por los alimentos cuya incidencia es todavía baja, pero se cree que a medio o largo plazo ésta pueda aumentar. Listeria monocytogenes es la principal especie del género Listeria asociada a toxiinfecciones alimentarias. Las especies de Listeria están ampliamente extendidas en la naturaleza. Se encuentran en productos vegetales en descomposición, heces animales, aguas residuales, pienso, polvo y ensilados, por lo que es fácil que contamine los alimentos en cualquiera de los pasos de la producción alimentaria. Es resistente a diversas condiciones ambientales, puede crecer -aunque lentamente- a temperaturas de refrigeración y sobrevivir durante semanas en alimentos congelados. Se encuentra en una gran variedad de alimentos crudos y procesados, tales como leche y quesos, carnes y productos cárnicos, mariscos y pescados y productos vegetales. La listeriosis puede ser causante de brotes epidémicos o casos esporádicos. Afecta a individuos inmunocomprometidos, a mujeres embarazadas, a recién nacidos y a personas de edad avanzada. L. monocytogenes coloniza el tracto intestinal, invade los tejidos incluida la placenta, pasa al torrente circulatorio y alcanza otras células sensibles del organismo. La ingestión de alimentos con cantidades elevadas de Listeria puede producir una rápida aparición de síntomas de intoxicación alimentaria, diarrea, fiebre, cefalea, mialgia y dolor abdominal. También puede producir meningitis, encefalitis o septicemia, y cuando la mujer embarazada es infectada puede causar aborto, parto prematuro y nacimiento de niños muertos o gravemente enfermos por infección del feto. El control de L. monocytogenes no es fácil debido a la ubicuidad del microorganismo y a la capacidad de proliferación en condiciones que son adversas para otras bacterias patógenas. Las medidas preventivas deben dirigirse a minimizar la

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contaminación de los alimentos crudos y a evitar la entrada del microorganismo en la planta de procesado. Los avances en las últimas décadas en el campo de la microbiología han hecho posible la detección e identificación de otros agentes etiológicos de gastroenteritis. Aeromonas spp. son bacterias acuáticas que residen en aguas dulces y salobres, así como en efluentes no tratados de personas enfermas y sanas y en derivados de granjas de cría de animales. Estos microorganismos se encuentran en pescado y mariscos y recientemente se han localizado en carnes rojas (vacuno, cerdo, cordero), en aves de corral e incluso en verduras. Todos los grupos de edad están afectados por la infección por Aeromonas, pero la mayor frecuencia corresponde a los menores de cuatro años, seguidos por los mayores de 64 años. Los cuadros más graves se producen en personas de edad avanzada o en pacientes inmunocomprometidos. Los mayores problemas asociados al control de Aeromonas son su presencia en aguas incluso cloradas, su presencia frecuente en alimentos, y la existencia de muchas cepas psicrótrofas. Afortunadamente son microorganismos sensibles al tratamiento térmico, pero los alimentos consumidos crudos o poco cocinados son potencialmente peligrosos.

4.3. Infecciones por virus Las gastroenteritis agudas de origen vírico constituyen un problema importante de ámbito mundial. En países desarrollados presentan una incidencia superior a la de las gastroenteritis causadas por bacterias o parásitos. El virus de la hepatitis A y los de la gastroenteritis vírica son los virus que se transmiten con mayor frecuencia a través de los alimentos. Los virus están constituidos por partículas más o menos esféricas de DNA o RNA. Se consideran parásitos intracelulares obligados, ya que son incapaces de autorreplicarse. Pasan de un hospedador a otro en forma de partículas y atraviesan los filtros que retienen la mayoría de las bacterias. Los virus poseen una cubierta proteica muy específica capaz de interactuar con la célula hospedadora susceptible de ser el punto de entrada o de inicio de la infección. Los viriones son partículas inertes, no pueden multiplicarse en los alimentos ni fuera

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del hospedador. No poseen actividad metabólica alguna, ni tienen capacidad de respuesta frente a las presiones del medio ambiente. El consumo de alimentos contaminados con viriones es una importante ruta de transmisión de algunos virus. Los virus transmitidos por los alimentos contienen RNA monocatenario, y pueden tener un diámetro de 25 a 35 nm (picornavirus y calicivirus). Los virus RNA de mayor tamaño (70 a 85 nm) productores de gastroenteritis son los reovirus y rotavirus. Los rotavirus fueron los primeros agentes asociados a procesos entéricos. En la actualidad se consideran los agentes responsables del 30 al 60% de los casos de diarrea grave en niños. Los adenovirus entéricos producen en un 4 a un 12% de los casos gastroenteritis esporádicas pediátricas y los astrovirus entre un 2 y un 8%. Sin embargo, los brotes virales institucionales (escuelas, residencias de ancianos, otras comunidades cerradas, etc.) son atribuidos en un 40% de los casos a los virus tipo Norwalk. Otros virus transmitidos por los alimentos son el virus de la hepatitis A (un picornavirus) y el virus de la poliomielitis (poliovirus). Los virus proliferan dentro de las células epiteliales del la mucosa intestinal y se eliminan en grandes cantidades por las heces, donde pueden alcanzar concentraciones de hasta 1012 unidades/g. La vía más frecuente de transmisión para algunos tipos de virus es el contacto persona a persona, manos contaminadas o incluso vómitos, si estos son parte de la enfermedad. Actualmente se considera que la infección por alimentos y aguas de desecho puede tener una relevancia especial, ya que los brotes producidos por virus afectan a gran número de personas y a amplias zonas geográficas, y quizás esto introduzca nuevas variables en este campo. La transmisión indirecta de los virus entéricos puede ocurrir a través de vectores, como moscas, pañales, juguetes etc., pero más aún a través del agua, alimentos crudos, poco cocinados o manipulados con posterioridad a su procesado. El virus de la hepatitis A y los virus tipo Norwalk se transmiten con mayor frecuencia a través de los alimentos que cualquier otro tipo de virus. Otros virus entéricos que ocasionalmente han estado implicados en la transmisión a través de los alimentos son los astrovirus, rotavirus, adenovirus picornavirus y parvovirus (Tabla 3).


Tabla 3. VIRUS TRANSMITIDOS POR LOS ALIMENTOS Familia

Virus

Enfermedad

Picornaviridae

Hepatovirus (hepatitis A)

Hepatitis

Poliovirus

Meningitis, parálisis, fiebre

Caliciviridae

Virus Norwalk y relacionados (virus esféricos pequeños “SRSV”)

Gastroenteritis

Astroviridae*

Astrovirus

Gastroenteritis

Picornaviridae*

Echovirus

Meningitis, diarrea

Coxsackie A

Meningitis, enfermedad respiratoria

Coxsackie B

Miocarditis, enfermedad respiratoria

Adenoviridae*

Adenovirus 40 y 41

Gastroenteritis

Rotaviridae*

Rotavirus

Gastroenteritis

Flaviviridae*

Virus de la encefalitis

Encefalitis transmitida por garrapatas

Parvoviridae*

Parvovirus

Gastroenteritis

*Virus ocasionalmente transmitidos por los alimentos.

Los alimentos implicados en la transmisión de virus son el agua, hielo, mariscos crudos o poco cocinados, vegetales crudos, leche (virus de la hepatitis A), productos elaborados con vegetales o moluscos, derivados lácteos y alimentos manipulados posteriormente al tratamiento térmico. El tratamiento térmico es el principal factor determinante de la inactivación de los virus en los alimentos. La pasteurización y tratamientos similares reducen la actividad de los virus entéricos. Sin embargo, el virus de la hepatitis A es más termoestable. Por ello se recomienda que los moluscos bivalvos tratados con calor alcancen una temperatura interna de 85 a 90 ºC durante al menos 1,5 minutos. Los virus en general suelen ser estables a la refrigeración y a la congelación (especialmente el virus de la hepatitis A) y sólo después de periodos de almacenamiento muy prolongados puede observarse una reducción de la capacidad infectante. Sin embargo, a temperatura ambiente la inactivación puede avanzar más rápidamente. El virus de la hepatitis A sobrevive durante meses en agua dulce, agua salada, sedimentos y en los tejidos de diferentes tipos de moluscos. Los virus entéricos suelen ser bastante estables a pH ligeramente ácidos. Los procesos de desecación y liofilización reducen la capacidad infectante; respecto a las radiaciones io-

nizantes, los virus son más resistentes que las bacterias. El comportamiento de los virus frente a los desinfectantes varía en relación con las bacterias. Los desinfectantes halógenos, especialmente el cloro, son los más usados en la industria alimentaria, y en condiciones apropiadas pueden inactivar a los virus en el agua y en superficies limpias. El ozono y los aldehídos (formaldehído y glutaraldehído) son activos frente a los enterovirus. Los brotes de enfermedades producidas por virus entéricos por el consumo de moluscos constituyen un peligro importante para la salud pública. Las aguas de cultivo de estos mariscos pueden estar contaminadas por heces humanas de individuos infectados. Los indicadores de contaminación fecal (coliformes fecales y Escherichia coli) vigentes para el control sanitario de moluscos destinados a consumo humano no muestran buena correlación con la presencia de virus. Por tanto, el uso de coliformes fecales como indicadores de presencia viral no es fiable. Las pautas de prevención serían: buenas prácticas de higiene personal, estándares elevados de protección de los alimentos y buenas condiciones de higiene en la producción de alimentos, y control de las aguas de riego y de las aguas de cultivo de mariscos. La depuración de mariscos para prevenir la posible contaminación bacteria-

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na o viral se basa en su inmersión en agua no contaminada o limpia durante 5 días. Este proceso podría no ser suficiente para los diferentes tipos de virus. El agente etiológico de la poliomielitis es un poliovirus. Este virus puede se transmitido por los alimentos, por enfermos o por individuos portadores. Los alimentos implicados en brotes han sido la leche cruda o pasteurizada, limonada, pasteles rellenos de crema, y agua contaminada. El periodo de incubación es de 3 a 5 días y la sintomatología comprende fiebre, vómitos, cefalea, y dolor de garganta con más o menos disfagia. En muy pocos casos invade el sistema nervioso. La pasteurización y los programas de vacunación masiva han reducido considerablemente el número de casos en los países industrializados. El virus de la hepatitis A posee un periodo de incubación de 15 a 50 días (con una media de 28 días). La enfermedad se produce por destrucción de la inmunidad de las células hepáticas y se manifiesta con fiebre, malestar, anorexia, náuseas, vómitos y molestias generales, a menudo seguidas de ictericia. La gravedad aumenta con la edad y varía desde la infección no aparente hasta varias semanas de debilidad, ocasionalmente con secuelas permanentes. La inmunidad dura posiblemente toda la vida después de la infección. Existe una inmunidad activa adquirida por vacunación con virus muertos y pasiva por inyección de globulina sérica humana inmune. El virus se puede transmitir por contacto directo persona a persona o a través de alimentos como mariscos crudos o poco cocinados, verduras crudas regadas con aguas contaminadas, agua y contaminación por manipuladores. El periodo de incubación de los virus Norwalk es de 24 a 48 horas. Los síntomas son los clásicos de una infección gastrointestinal, náuseas, vómitos y a veces diarrea y fiebre baja. La recuperación se produce en 2 a 3 días.

4.4. Infestación por parásitos Los alimentos y el agua desempeñan un papel importante en la transmisión de parásitos. Los hábitos alimentarios y los de vida de la población tienen gran influencia. La implicación de los parásitos en la transmisión de infecciones es conocida desde antiguo. Actual-

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mente existen muchas zonas donde siguen teniendo una gran importancia, y otras en donde están resurgiendo. Los parásitos poseen características morfológicas distintas, y algunos tienen ciclos biológicos complejos, al pasar por distintas fases en hospedadores diferentes. Generalmente exhiben una fase de vida libre (en el suelo o en agua) y otra parasitaria interna (intestino y tejidos del hombre y animales). Los seres humanos pueden actuar como hospedadores definitivos o intermediarios. La transmisión a partir de los alimentos se puede producir por ingestión de las fases infestantes halladas en la musculatura, órganos y otras partes comestibles del animal, o por la ingestión de huevos de los parásitos a través de las hortalizas y otros vegetales cultivados en zonas abonadas con restos fecales humanos o animales o bien regadas con aguas residuales.

4.4.1. Protozoos Los protozoos constituyen el grupo de parásitos de mayor riesgo potencial en países desarrollados. La mayoría infesta al hombre por vía digestiva. El tracto intestinal humano es en la mayoría de ellos el único hábitat, mientras que algunos requieren un hospedador animal. Casi todos presentan una forma de resistencia (quiste) en algún momento del ciclo con una envoltura impermeable, la cual les ayuda a resistir condiciones adversas como desecación o pH bajo. El vehículo de transmisión puede ser el agua, los insectos, las plantas, los alimentos contaminados con restos fecales y las manos de manipuladores de alimentos. Los protozoos que se encuentran en tejidos se transmiten por la carne cruda o insuficientemente cocinada. La infestación, también puede producirse por contacto directo entre personas, contacto animalpersona, objetos, o por la ingestión de agua utilizada con fines recreativos. Según los datos aportados por el Centro Nacional de Epidemiología, del Instituto de Salud Carlos III, los protozoos constituyen el grupo de parásitos patógenos transmitidos por alimentos de mayor incidencia en nuestro medio, y por este orden: Giardia lamblia, Blastocystis hominis, Cryptosporidium y Toxoplasma gondii. Giardia lamblia o G. intestinalis es el parásito gastroentérico más común en el mundo occidental.


Entre los síntomas de la giardiasis destaca la diarrea con deposiciones acuosas, procesos de malabsorción, especialmente en niños, y dolor abdominal. Mucho menos frecuente es la aparición de fiebre y vómitos. Este parásito se encuentra en el suelo, en superficies contaminadas con heces de seres humanos o animales, en el agua, y en alimentos. La población de mayor riesgo seria personal y niños de guarderías, turistas internacionales, campistas, bañistas, etc. Los ooquistes resisten la cloración, pero se destruyen por el calor y la congelación. Blastocystis hominis es un protozoo habitante del tracto gastrointestinal, cuyo papel patogénico se debate ampliamente. Se asocia con frecuencia a la presencia de otros parásitos, y los síntomas de infestación son malestar abdominal, anorexia, cólico, diarrea y estreñimiento alternantes y, con menos frecuencia, náuseas y vómitos. La transmisión se produce a través del agua y de alimentos vegetales contaminados. Entamoeba histolytica es la única ameba patógena para el hombre, y afecta a entre el 5 y el 10% de la población mundial. La resistencia a los niveles de cloro de las aguas tratadas hace que esté presente en países industrializados. La infestación se produce por el consumo de agua, verduras, hortalizas o frutas contaminadas; los insectos pueden actuar como vectores. Causa la enfermedad conocida como disentería amebiana; en su forma intestinal produce náuseas, dolor abdominal y diarrea, y las formas invasivas pueden atacar la pared intestinal, y ocasionar necrosis y úlceras. Desde estos focos pueden invadir otros órganos como hígado, pulmón o cerebro. Los protozoos esporozoarios constituyen un grupo de parásitos que se reproducen por esporas. A este grupo pertenecen los géneros Cryptosporidium, Sarcocystis y Toxoplasma. En 1976 se describió el primer caso humano de criptosporidiosis por Cryptosporidium parvum. Hasta entonces se consideraba una zoonosis que afectaba a ganado vacuno y otros animales domésticos. Actualmente es una causa importante de diarrea en el mundo, incluida la diarrea del viajero. La infestación se asocia a pacientes inmunocomprometidos, especialmente los que padecen el síndrome de inmunodeficiencia adquirida, niños pequeños y personas adultas. Muy difundido entre animales salvajes y domésticos, la transmisión se produce a través de animales, agua, alimentos como leche no pasteurizada y car-

ne procesada (embutidos crudos). El calor y la congelación destruyen los ooquistes, pero éstos resisten la cloración. El género Sarcocystis posee dos especies patógenas, S. hominis y S. suihominis, cuyos hospedadores intermedios son el ganado vacuno y el cerdo, respectivamente. Los hospedadores definitivos son el gato, el perro y el ser humano. La infestación puede producirse por el consumo de carne de vacuno o cerdo cruda o insuficientemente cocinada; el tratamiento térmico y la congelación destruyen los quistes. La carne cruda o poco cocinada de conejo, cerdo, vacuno, ovino y caprino, la leche sin tratar y los huevos pueden producir una de las infestaciones más extendidas en el mundo, la toxoplasmosis producida por Toxoplasma gondii. La sintomatología es muy variable, desde diarrea, pérdida de apetito y alteraciones nerviosas, a contagio intrauterino en mujeres embarazadas, con posibles malformaciones fetales (encefalomielitis), o incluso abortos.

4.4.2. Helmintos Los helmintos son gusanos intestinales, parásitos del hombre y animales. El ciclo evolutivo es más complejo que el de los protozoos. Presentan formas quísticas que son resistentes a condiciones adversas y que al ser ingeridas por el hombre producen la infestación. Los quistes pueden formarse en tejidos animales y llegar al hombre con la carne, o bien producir contaminaciones a partir del exterior, agua y alimentos. Los trematodos son gusanos de morfología aplanada o en forma de hoja que alcanzan algunos centímetros de longitud. Su cuerpo, a veces cilíndrico, está provisto de ventosas o ganchos de fijación, con los que se unen al huésped parasitado. Su metamorfosis es complicada y necesita parasitar en dos o tres huéspedes para completar el ciclo. Existe gran número de ellos que pueden infestar al hombre, principalmente por el consumo de pescado y crustáceos crudos o escasamente cocinados, vegetales u otros alimentos. Algunos producen afecciones hepáticas (Fasciola hepatica, Clonorchis sinensis, Opistorchis felineus, Opistorchis viverrini), intestinales (Fasciola buski, Heterophyces spp. y Schistosoma spp.) y pulmonares (Paragonimus westermani).

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Los trematodos más conocidos Schistosoma y Fasciola hepatica; ocasionan enfermedades a veces muy graves. Schistosoma mansoni es el parásito que produce la esquistosomiasis, enfermedad que ocasiona en el hombre trastornos intestinales y cardiacos, anemia y lesiones en el hígado y puede provocar la muerte. Está difundido en las regiones tropicales, donde se calcula que la padecen más de doscientos millones de personas, provocando una mortalidad de 750.000 personas anuales. La infestación por Fasciola hepatica es una zoonosis común en el centro y sur de China, Indonesia, India occidental y Bangladesh. Da origen a una enfermedad llamada distomatosis hepática, que provoca un proceso inflamatorio crónico del hígado con trastornos digestivos, dolor abdominal y fiebre. No obstante, la clínica está relacionada con el número de metacercarias ingeridas, y puede variar desde una infestación asintomática, en más de la mitad de los casos, hasta cuadros clínicos graves. En las zonas endémicas afecta principalmente a niños, y es causa frecuente de desnutrición crónica. Los casos declarados en España son muy escasos, y se asocian al consumo de berros crudos. La clase cestodos incluye los parásitos de mayor tamaño y mejor conocidos. En este grupo se encuentran, entre otros, Taenia solium, Taenia saginata y diferentes especies de los géneros Diphyllobotrium y Echinococcus. Los gusanos adultos de los cestodos se localizan en el tubo digestivo de vertebrados, y sus larvas en los tejidos de vertebrados e invertebrados. La mayoría de ellos requieren uno o más hospedadores intermediarios, que ingieren los huevos con el agua de bebida o con los alimentos y desarrollan las larvas en sus tejidos. El hospedador definitivo desarrolla la forma adulta del parásito en el tubo digestivo tras ingerir carne que contiene larvas enquistadas. El hombre puede actuar como hospedador definitivo en infestaciones por Taenia solium, Taenia saginata, larva de T. solium y larva hidátide de Echinococcus granulosus y de Echinococcus multilocularis. Las tenias son parásitos obligados del intestino humano. Las heces humanas son el principal vector de infestación de ganado vacuno y porcino, y el hombre se infesta por el consumo de carne cruda o insuficientemente cocinada. Generalmente la teniasis no es una enfermedad grave. Con frecuencia los síntomas son inexistentes o vagos, sensación de

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hambre, perdida de peso, diarrea, dolor abdominal y debilidad. A veces, los cisticercos pueden emigrar a diferentes órganos y provocar una enfermedad grave conocida como cisticercosis, con lesiones oculares y del sistema nervioso. Puede alcanzar también la piel, hígado y pulmón. Las medidas profilácticas incluyen la eliminación de animales infestados, examen correcto de las carnes, tratamiento térmico, y medidas en la granja (no usar aguas residuales ni lodos no tratados para abono de praderas). Diferentes especies del género Diphyllobotrium, entre las que destacan D. latum y D. pacificum, se transmiten en países como Japón, Canadá, Finlandia, EE UU, Rusia y América del Sur (Chile y Perú) a través del consumo de pescado crudo, ahumado, desecado o poco cocinado. La hidatidosis es una enfermedad parasitaria común en muchos países incluida la cuenca mediterránea, si bien su frecuencia es mayor en zonas ganaderas. Es causada por las larvas de especies del género Echinococcus; E. granulosus es el más común. Los huevos ingeridos liberan las larvas en el intestino, y, de aquí, atraviesan la pared intestinal y a través del torrente sanguíneo alcanzan las vísceras, donde se forman los quistes (quiste hidatídico). Las localizaciones más frecuentes son el hígado y los pulmones. El huésped principal es el perro; el cerdo, caballo y el ser humano son huéspedes intermediarios. La profilaxis está basada en el examen de los perros y de los mataderos, cocción de alimentos animales o vegetales y empleo de desinfectantes adecuados. Los nematodos son gusanos cilíndricos, alargados, dioicos. Su ciclo vital es variable. En general existe un único hospedador y las larvas pasan de un hospedador a otro directamente o después de un periodo de vida libre (larvas infectivas), o bien mediante la ingestión de huevos. Los principales nematodos causantes de enfermedades de origen alimentario son: Ascaris lumbricoides, Enterobius vermicularis, Trichinella spiralis, Anisakis simplex y Trichiuris trichiura. Ascaris lumbricoides es el nematodo de mayor tamaño que parasita el intestino delgado (hembras adultas: 20 a 35 cm; machos adultos: 15 a 30 cm). Tienen una distribución mundial, preferentemente en zonas húmedas y calientes. Se calcula que en territorios rurales tropicales la tasa de infestación es de alrededor del 80%. Los parásitos adultos habitan en el intestino delgado y la hembra puede producir hasta 240.000 huevos, que se eliminan con las


heces. La infestación puede ser asintomática durante mucho tiempo. Los síntomas están relacionados con las distintas fases de su migración: neumonitis, hemorragias pulmonares, náuseas, vómitos, diarrea, dolor abdominal. Los huevos se transmiten por el agua de bebida y por el consumo de frutas y verduras frescas. Los insectos, pájaros y roedores pueden actuar como vectores. Enterobius vermicularis es el helminto de mayor distribución geográfica. Produce la infestación denominada oxiuriasis, parasitosis que afecta al 30% de los niños de edad escolar. La transmisión es fecal-oral, por ingestión de alimentos o tierra contaminados, por autoinfestación o a través de la ropa interior, ropa de cama, objetos, etc. La infestación puede ser asintomática o con clínica variable de prurito anal y perianal, trastornos gastrointestinales, alteración del sueño, irritabilidad, anorexia, etc. La triquinosis es una parasitosis zoonótica intestinal y tisular, ocasionada por diferentes especies de nematodos del género Trichinella. Trichinella no presenta estadios de vida libre, y un sólo huésped cubre las funciones de hospedador definitivo e intermediario. Trichinella spiralis es la especie que con mayor frecuencia afecta al ser humano. La infestación se produce por el consumo de carne cruda o poco cocinada de cerdo, jabalí, caballo y otros animales. Tras el consumo de carnes infestadas con quistes, el jugo gástrico libera las larvas, que llegan al intestino delgado y se convierten en adultos. Las hembras penetran en la mucosa, y realizan allí la puesta, de la que nacen las larvas que emigran a diferentes órganos o tejidos a través del sistema linfático y sanguíneo y se diseminan por el cuerpo, ubicándose finalmente en los músculos estriados de mayor actividad: músculos de deglución, diafragma, intercostales, oculares, miembros superiores e inferiores, donde permanecerán varios años. Las infestaciones leves suelen ser asintomáticas o cursar con clínica inespecífica. La triquinosis es una enfermedad cosmopolita, relativamente frecuente en países europeos como Francia, Italia, Bélgica, Polonia y España. La eliminación se produce por tratamiento térmico, curado o congelación de las carnes y derivados. Las larvas pueden ser también transportadas por algunos huéspedes como roedores, artrópodos y peces. Existen diferentes patologías en personas afectadas por la ingestión de pescado y cefalópodos contaminados con Anisakis simplex. Puede produ-

cirse infestación digestiva directa, provocada por la parasitación por las larvas en el tubo digestivo por el consumo de pescado crudo o insuficientemente cocinado, en el que las larvas se encuentran vivas y con capacidad de clavar su porción cefálica en la pared gástrica, apareciendo al cabo de unas horas epigastralgias y molestias retroesternales que duran una o dos semanas, acabando con la expulsión de las larvas a través de los vómitos o de las heces. En la forma invasiva, las larvas se anclan o penetran en la mucosa y submucosa del intestino, pudiendo emigrar en ocasiones a otros tejidos, entre ellos páncreas, hígado y pulmón, dando lugar a la formación de granulomas en el tejido circundante. Algunas personas, tras la ingestión de pescado, cefalópodos y mariscos, independientemente de que esté o no cocinado, presentan cuadros de urticaria, angioedema o reacción anafiláctica, sin afecciones gástricas. El ciclo vital se produce en el medio acuático, para lo cual requiere uno o varios intermediarios.Todas las especies de Anisakis son parásitas del tubo digestivo de mamíferos marinos (ballenas, cachalotes, delfines) y de algunas aves. Los huevos de Anisakis son eliminados a través de las heces de los mamíferos marinos, llegan al medio acuático, pueden ser ingeridos por crustáceos y éstos, a su vez, por peces (merluza, caballa, jurel, bacalao, sardina, boquerón, arenque, salmón, pescadilla, bonito) y cefalópodos. El hombre (hospedador accidental) se infesta por la ingestión del pescado crudo o poco cocinado (Figura 2). A pesar de que España es el segundo país en consumo de pescado y de que los índices de infestación de los pescados son elevados, la incidencia de casos de anisakidosis es baja, debido a que el pescado se consume generalmente cocinado. Desde que, en 1991, se diagnosticó el primer caso, la mayoría de las infestaciones se han debido al consumo de boquerones en vinagre. Sin embargo, el consumo de platos preparados a base de pescado crudo o pescado poco hecho está alcanzando una gran popularidad, y es de esperar que aumente la incidencia de casos, como se registra en países como Japón, Holanda y Chile, en los que es habitual el consumo de pescado ahumado en frío, ligeramente salado o parcialmente cocido. Una de las principales medidas de prevención para evitar la parasitación es la evisceración inmediata de los peces tras su captura, así como la ultracongelación en alta mar,

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Capítulo 2.20.


Figura 2. Ciclo vital del Anisakis.

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ya que en el momento en que muere el hospedador las larvas migran rápidamente del tubo digestivo, invadiendo los tejidos musculares. Una vez el pescado ha llegado al consumidor, la muerte de las larvas puede conseguirse por varias vías, entre ellas la congelación a -20 ºC durante un tiempo que varía, según diferentes estudios, entre 24 y 72 horas. Ésta es una medida indispensable si se va a destinar a preparados en vinagre o en ligera salazón. En caso de preparados en salazón, es necesario un mínimo de 10 días de permanencia en sal o salmuera. Si se trata de ahumados, el interior del pescado debe alcanzar una temperatura entre 50 y 70 ºC y, si se cocina, es suficiente la temperatura de 55 ºC durante al menos 1 minuto.

4.5. Intoxicaciones producidas por hongos Las micotoxinas son metabolitos tóxicos elaborados por ciertos hongos al final de la fase exponencial de crecimiento. Estas sustancias se encuentran en gran parte de los suministros alimentarios mundiales y pueden representar una amenaza potencial para la inocuidad de los alimentos. La FAO estima que el 25% de las cosechas mundiales de granos se encuentran afectadas por micotoxinas. Las micotoxicosis, o enfermedades producidas por las micotoxinas, suelen ser de tipo crónico aunque existen casos en los que se producen intoxicaciones agudas. La posible toxicidad crónica de muchas micotoxinas (aflatoxinas, ocratoxinas, fumonisinas, zearalenona) en dosis bajas suscitan mayor preocupación que la toxicidad aguda, dado que algunas de estas sustancias son potentes cancerígenos y el nivel de exposición es muy alto (ver Capítulo 2.21). El primer caso documentado de intoxicación por micotoxinas fue el debido al cornezuelo del centeno, Claviceps purpurea (parásito de gramíneas). En la Edad Media produjo brotes de ergotismo gangrenoso por el consumo de harina de centeno contaminada (el “Fuego de San Antonio”). En la década de los 60 del pasado siglo tuvo lugar en Inglaterra un episodio de intoxicación micotóxica y la muerte de miles de crías de pavo como consecuencia de la alimentación con tortas de cacahuetes invadidas por Aspergillus flavus que contenían micotoxinas. Las aflatoxinas se encuentran en los frutos secos, cereales y semillas oleagino-

sas que constituyen la base para la elaboración de piensos. Las especies productoras son Aspergillus flavus y A. parasiticus. Entre las más importantes están las formas B1, B2, G1 y G2. Las aflatoxinas M1 y M2 son metabolitos oxidativos de las B1 y B2 que pasan a la leche y productos lácteos. Las aflatoxinas se encuentran entre las sustancias mutágenas y cancerígenas más potentes. Son capaces de producir cáncer de hígado en la mayoría de las especies animales estudiadas. Los numerosos estudios epidemiológicos muestran una alta correlación entre la exposición a la aflatoxina B1 y la incidencia de cáncer de hígado. Las ocratoxinas, metabolitos secundarios de cepas de Aspergillus y Penicillium, se encuentran en cereales, pan, café, cacao, soja, cítricos, carne de cerdo, vísceras, jamón, etc. La más frecuente y más tóxica es la ocratoxina A. Produce efectos nefrotóxicos, inmunosupresores, carcinogénicos y teratogénicos en animales de experimentación. Se ha sugerido que esta micotoxina puede ser el agente causal de la nefropatía endémica y se ha clasificado como un posible agente cancerígeno para humanos. Diferentes cepas del género Fusarium producen en los cereales los compuestos denominados tricotecenos. Los más frecuentes son el desoxinivalenol (DON), nivalenol (NIV) y diacetoxiscirpenol (DAS). La toxina T-2 es menos común. La toxicidad se debe en gran medida a su capacidad de inhibir la síntesis proteica. Efectos comunes son diarrea, hemorragia, lesiones cutáneas e inmunosupresión. La intoxicación más conocida es la Aleucemia tóxica alimentaria (ATA). La zearalenona es producida principalmente por Fusarium graminearum y especies afines. Se encuentra sobre todo en cereales (trigo, maíz, sorgo, cebada), sésamo y piensos compuestos. Posee efectos estrogénicos. Fusarium moniliforme y especies afines se desarrollan especialmente en el maíz. Es el patógeno más conocido de este cereal, dado que es un hongo endófito asintomático, transportado por la semilla y de muy difícil eliminación. Producen unas micotoxinas denominadas fumonisinas. Se han aislado y caracterizado más de 10, de las cuales las B1, B2 y B3 son las principales producidas por Fusarium. La B1 se considera la más tóxica y causa efectos diversos, como leucoencefalomalacia en los caballos, edema pulmonar en los cerdos y carcinogénesis hepática en ratas.

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Capítulo 2.20.


La patulina se produce al crecer el hongo sobre la superficie de las frutas. A veces la fruta en mal estado se utiliza para la preparación de zumos, néctares, mermeladas y otros productos. La fermentación de la fruta reduce la cantidad de patulina, pero no la elimina. Las principales especies productoras son Penicillium expansum y Penicillium urticae. Produce lesiones connatales en los pulmones, riñones y bazo, y se considera posible agente cancerígeno en el hombre. La formación de micotoxinas está relacionada con los factores que favorecen el desarrollo de los hongos: temperaturas entre 20-30 ºC, presencia de oxígeno, aw por encima de 0,8, alta humedad del ambiente, sustrato, prácticas de manufactura antes y durante la recolección y condiciones de almacenamiento. Las únicas micotoxinas que poseen regulación específica en el ámbito de la Unión Europea son las aflatoxinas, la ocratoxina A y recientemente la patulina. A partir del descubrimiento de las aflatoxinas, muchos países han establecido reglamentaciones para proteger a los consumidores de los efectos nocivos de las micotoxinas. Actualmente 77 países cuentan con reglamentaciones específicas, 13 no las tienen, y no se dispone de ninguna información respecto a este problema en 50 países, la mayoría de ellos africanos.

4.6. Enfermedad de Creutzfeldt-Jacob Las encefalopatías espongiformes se producen por priones, proteínas similares a las del organismo humano, que se diferencian por su estructura secundaria. Los priones son resistentes a la degradación celular ordinaria y se acumulan en las neuronas. Es posible que el origen de la epidemia de encefalopatía espongiforme bovina (mal de las vacas locas) fuese resultado del contagio interespecies de los priones de la enfermedad conocida de antiguo en las ovejas (scrapie o “tembladera”). La alimentación del ganado vacuno con desechos de ovejas enfermas sin tratamiento térmico es la vía de contagio más probable; más tarde debió producirse otro salto al hombre por vía alimentaria. La encefalopatía espongiforme se relaciona con la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob, enfermedad progresiva mortal y sin tratamiento en la actualidad. Los animales que presentan síntomas de la enfermedad han de sacrificarse e incinerarse.

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5. Conservación de los alimentos Los microorganismos son la principal causa de alteración y contaminación de los alimentos. Los principales esfuerzos en este campo están dirigidos a diseñar nuevos métodos o a mejorar los ya existentes con el fin de destruir o inhibir el crecimiento microbiano (Tabla 4). La eficacia de los métodos de conservación está basada, entre otros aspectos, en la “carga microbiana” del alimento y en el tipo de microorganismos contaminantes. Resulta muy difícil evitar que los microorganismos accedan a los alimentos. La aplicación de normas estrictas de higiene y la utilización de buenas prácticas de fabricación pueden reducir la contaminación.

5.1. Conservación por calor La conservación de alimentos mediante tratamientos térmicos incluye la pasteurización y la esterilización. Ambos procesos tienen la finalidad de destruir los microorganismos. El escaldado, la cocción, el horneado y la fritura son tratamientos térmicos aplicados a nivel industrial o doméstico. Aunque su principal objetivo no es destruir los microorganismos, se consigue no obstante una reducción de los mismos (ver Capítulo 2.19). La pasteurización se caracteriza por la aplicación de calor a temperaturas inferiores a 100 ºC. El objetivo principal de este tratamiento es la destrucción de microorganismos patógenos, reducción de hongos, levaduras y otras formas vegetativas de las bacterias, y degradación de enzimas autolíticas sin alterar de forma significativa las características organolépticas del producto. Los dos principales sistemas de pasteurización son la HTST (temperatura alta y tiempo corto, 72 a 85 ºC durante 15 a 20 segundos) y la LTH (baja temperatura y largo tiempo, 63 a 68 ºC durante 30 minutos). La esterilización es un proceso en el que se aplican temperaturas superiores a 100 ºC, para destruir todos los microorganismos incluidos los más termorresistentes (principalmente bacterias esporuladas) y de este modo garantizar la seguridad alimentaría y la estabilidad del producto almacenado a temperatura ambiente durante largos periodos de tiempo (esterilidad comercial). Este tratamiento tiene


Tabla 4. MÉTODOS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS Inhibición de crecimiento microbiano Fundamento

Método

Descenso de la temperatura

Refrigeración Congelación

Descenso de la actividad de agua

Concentración Desecación Deshidratación Liofilización Adición de solutos (sal, azúcar, etc.)

Vacío

Eliminación del O2

Atmósferas modificadas

Aumento de CO2 y descenso de O2

Acidificación Aumento de la concentración de etanol

Adición de ácidos Fermentación ácida Adición de etanol Fermentación alcohólica

Adición de sustancias químicas

Conservadores

Destrucción de microorganismos Fundamento

Método

Aplicación de calor

Pasteurización Esterilización Escaldado, etc.

Irradiación

Aplicación de radiaciones ionizantes

efectos más desfavorables que la pasteurización sobre las características nutricionales y organolépticas de los productos (ver Capítulo 2.19). Los alimentos pueden ser esterilizados antes o después del envasado. Los alimentos envasados se introducen en un autoclave a temperaturas de 110 a 125 ºC. La esterilización a temperatura ultraelevada (UHT) se aplica a alimentos líquidos y semilíquidos sin envasar (leche, sopas, nata, purés, etc.) y se basa en un calentamiento a temperaturas muy altas (135 a 150 ºC) durante segundos y posterior envasado aséptico. El escaldado es un tratamiento térmico con temperaturas próximas a 100 ºC. Este proceso, previo a la congelación, se aplica principalmente a los vegetales con el propósito de ablandar los teji-

dos, reducir el tamaño, y destruir las enzimas y una parte de los microorganismos. También se aplica para el pelado de hortalizas, gambas, etc.

5.2. Conservación por frío La aplicación de temperaturas bajas es uno de los métodos más antiguos utilizados en la conservación de alimentos. El frío retarda o inhibe total o parcialmente las reacciones químicas y enzimáticas y la actividad y proliferación de los microorganismos en los alimentos. Los dos métodos utilizados con este fin son la refrigeración y la congelación.

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Capítulo 2.20.


La refrigeración consiste en conservar los alimentos a temperaturas bajas, pero por encima de la temperatura de congelación. Las temperaturas empleadas son inferiores a 10 ºC. Es el método de conservación más utilizado, tanto para alimentos frescos como para una amplia gama de alimentos procesados. Además de estas aplicaciones, la industria lo utiliza en alimentos perecederos como método de conservación temporal previo a la aplicación de otros procedimientos (pasteurización, esterilización, deshidratación). Actualmente, la congelación es uno de los mejores métodos aplicados para la conservación a largo plazo de los alimentos. Se basa en reducir la temperatura del alimento por debajo del punto de congelación y mantenerla a -18 ºC. Estas temperaturas inhiben la actividad y crecimiento microbiano y en muchos casos producen su destrucción aunque no sea éste el objetivo; reducen considerablemente la velocidad de las reacciones químicas y más aún de las enzimáticas, y tienen efectos letales sobre los parásitos (protozoos, cestodos y nematodos). Respecto a los microorganismos, no todos tienen la misma sensibilidad a la congelación. Las esporas de bacterias y hongos son más resistentes. Las células vegetativas de las levaduras y mohos son más sensibles, y muchas bacterias Gram-negativas se afectan más que las Gram-positivas, especialmente los cocos (estafilococos y enterococos).

5.3. Conservación por reducción del contenido en agua La desecación es el proceso más antiguo que se conoce de conservación de alimentos. El agua es probablemente el factor que individualmente más contribuye al deterioro del alimento. Por tanto, la reducción de su contenido prolonga la vida útil. La actividad de agua (aw) en el alimento, indica la disponibilidad del agua para las diferentes actividades biológicas y reacciones químicas. La desecación y la adición de solutos (sal, hidratos de carbono, proteínas, aditivos) reduce o elimina el agua del alimento. La concentración, desecación y deshidratación son los sistemas más clásicos de eliminación de agua de los alimentos. Ahora bien, el secado afecta a la calidad de los productos al originar alteraciones físicas y químicas que modifican las características organolépticas y nutricionales (ver Capítulo 2.19).

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La concentración se basa en la reducción parcial del agua del alimento mediante ebullición, evaporación al vacío, etc. La concentración de sólidos totales reduce la aw y mejora la conservación. La industria utiliza este método como etapa previa a los procesos de deshidratación, esterilización, congelación y reducción del peso y volumen para reducir costes de transporte y almacenamiento y para facilitar su empleo. Por este método se obtienen extractos de carne, concentrados de tomate y zumos de frutas, leche concentrada y leche evaporada. Como la aw permanece alta en estos productos, a veces se requiere un proceso adicional (congelación, enlatado) para prolongar la vida útil. La desecación consiste en extraer la humedad del alimento, en condiciones ambientales sin control o mediante procesos controlados. Esta técnica sigue siendo muy utilizada en la actualidad. En algunos casos se añaden sustancias que ayudan a la desecación, como la sal (secado de jamones, embutidos, pescado), y en otros sólo se aplica calor (secado de pastas alimenticias, etc.). La humedad residual de estos productos suele ser inferior al 20%. La deshidratación consiste en la extracción del agua en condiciones controladas. Esta operación se lleva a cabo por evaporación a presión atmosférica o a presión reducida o, en el caso de la liofilización, por sublimación del agua previamente congelada. El contenido en agua de los productos deshidratados suele ser del 3%. La leche en polvo, sopas deshidratadas, frutas y hortalizas desecadas, café en polvo, huevos deshidratados, y cereales infantiles son ejemplos de productos deshidratados. Las bacterias, mohos y levaduras requieren en general actividades de agua elevadas. Por tanto, aw inferiores a 0,6 (alimentos desecados o deshidratados) originan productos muy estables. No obstante, estos productos tienen el peligro de su alta higroscopicidad, y el almacenamiento en lugares húmedos puede favorecer el desarrollo de hongos y levaduras. Los alimentos secos como granos, harinas, legumbres, frutos secos y alimentos deshidratados en general son muy susceptibles al ataque de insectos. Por tanto, deberán tomarse las medidas higiénicas necesarias y utilizar embalajes protectores.

5.4. Conservación por radiación La industria alimentaria utiliza radiaciones ionizantes y no ionizantes con diferentes fines. Las radiacio-


nes no ionizantes poseen poco poder de penetración y se utilizan para generar calor por diferentes procedimientos (radiación infrarroja, microondas, procedimientos dieléctrico y óhmico). Pueden usarse para prolongar la vida útil de los alimentos, al destruir microorganismos y enzimas y reducir el contenido en agua. La industria las utiliza para procesos de horneado, cocción, tostado, fusión de grasas, y desecación de alimentos de bajo contenido en agua (pastas, granos, harinas, cacao) (ver Capítulo 2.19). La radiación ultravioleta es un poderoso agente bactericida, no es ionizante y es absorbida por proteínas y ácidos nucleicos. Debido a su bajo poder de penetración se usa para saneamiento del aire, en panaderías y depósitos de concentrados de azúcares, y en el tratamiento de superficies de alimentos y equipos de manipuladores de alimentos. La irradiación o aplicación de radiaciones ionizantes en la conservación de alimentos ha suscitado una gran controversia, y los estudios llevados a cabo para evaluar sus efectos en relación con la inducción de radiactividad han sido muy amplios. El consumo de alimentos irradiados carece de efectos nocivos, siempre que este se realice dentro de ciertos límites y en condiciones controladas. Las fuentes de irradiación autorizadas para el tratamiento de alimentos son rayos γ, rayos X y haces de electrones de baja energía, cuyos niveles energéticos se encuentran muy por debajo de los que pueden inducir radiactividad secundaria. La aplicación depende de la dosis, se utiliza para inhibir la germinación de tubérculos, retardar la maduración de frutas y hortalizas, eliminar insectos y parásitos y eliminar microorganismos alterantes y patógenos.

5.5. Conservación por alta presión La aplicación de presiones hidrostáticas altas para la conservación de alimentos ha tomado un nuevo impulso en los últimos tiempos debido a las ventajas que presenta respecto a otros procedimientos de conservación. Actualmente se considera un procedimiento rentable para aquellos productos en los que el calor pueda provocar cambios importantes y que, además, tengan un alto valor añadido. Presiones comprendidas entre 4.000 y 9.000 bar producen inactivación de enzimas y de microorganismos sin que se afecten el sabor y el aroma del alimento. No obstante, su aplicación aún no está muy extendida (ver Capítulo 2.19).

5.6. Conservación por modificación de la atmósfera El oxígeno esta implicado en la mayor parte de las alteraciones de tipo químico, enzimático o microbiológico. La actuación sobre la composición de la atmósfera que rodea el alimento permite prolongar la vida útil de los productos durante el almacenamiento. La modificación de la atmósfera incluye los conceptos de atmósferas controladas, modificadas y vacío. La conservación de alimentos en atmósferas modificadas comenzó a utilizarse a partir de 1930; en la actualidad es cada vez mayor el número de aplicaciones. El proceso consiste en modificar la composición de los gases que rodean la atmósfera del alimento. Los gases utilizados, en proporciones variables, son oxígeno, anhídrido carbónico y nitrógeno. El envasado al vacío es una modalidad basada en la eliminación del aire del alimento. En ambos procedimientos se utilizan envases, normalmente de materiales termoplásticos, impermeables a los gases. Las atmósferas modificadas se aplican a alimentos vegetales para inhibir los fenómenos de envejecimiento posrecolección y a los alimentos de origen animal (carnes, pescados y mariscos) acoplados a sistemas de refrigeración para inhibir los microorganismos alterantes (bacterias aerobias Gram-negativas). La industria alimentaría utiliza además otros gases para la conservación de alimentos por sus efectos destructores o inhibidores de los microorganismos (óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de azufre y ozono).

5.7. Conservación por tratamientos químicos Este procedimiento incluye el grupo de sustancias añadidas a los alimentos, con el fin de retardar o inhibir las alteraciones o bien modificar las características organolépticas de los mismos (ver Capítulo 2.15). Ácidos orgánicos y sus sales. Los ácidos láctico, acético, cítrico y propiónico se pueden añadir a los alimentos u originarse en los mismos. Los propionatos sódico y cálcico se utilizan para impedir el crecimiento de mohos, especialmente en productos de panadería y en algunos

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Capítulo 2.20.


quesos. Los benzoatos se han aplicado ampliamente; la mayor eficacia se da en productos ácidos (mermeladas, jaleas, margarinas, bebidas carbónicas, macedonias de frutas, encurtidos, entremeses, zumos de frutas, etc.). Los ésteres del ácido parahidroxibenzoico son de una eficacia parecida a los benzoatos, con la ventaja de aplicarse a alimentos menos ácidos. El ácido sórbico y sus sales son de amplia utilización y muy eficaces ante mohos y levaduras, aunque menos para bacterias. A valores de pH superiores a 4 son más eficaces que los benzoatos. Los acetatos muestran mayor eficacia ante levaduras y bacterias. Los nitratos y nitritos, agentes de curado de carnes, muestran efectos frente a algunas especies como Clostridium botulinum. Los sulfitos y sus sales son más eficaces frente a mohos y levaduras. La sal común (cloruro sódico), utilizada en salmueras, soluciones conservadoras o aplicada directamente sobre el alimento, inhibe la acción de los microorganismos por diferentes mecanismos: eleva la presión osmótica, deshidrata los alimentos y células microbianas, gracias al anión cloruro reduce la solubilidad del oxígeno en agua, sensibiliza a las células frente al anhídrido carbónico y obstaculiza la acción de enzimas proteolíticas. La eficacia es proporcional a la concentración y a la temperatura. El proceso de encurtido se basa en la inmersión del alimento en un líquido cuyo principal componente es el vinagre. El pH bajo resultante inhibe el desarrollo de microorganismos. Los azúcares deben su acción a la capacidad de formar enlaces con el agua y reducir el agua disponible. El alcohol etílico coagula y desnaturaliza las proteínas, de ahí su efecto inhibidor del desarrollo microbiano. El contenido en alcohol de la cerveza y del vino no es suficientemente elevado para inhibir por sí solo los microorganismos alterantes de estas bebidas, aunque sí es capaz de limitar el crecimiento de algunos de ellos. Sin embargo, los destilados suelen contener cantidad suficiente para evitar la alteración. El proceso de ahumado ayuda a la conservación de los alimentos de dos maneras: por el efecto inhibidor de algunos componentes químicos del humo de la madera sobre la superficie del alimento, y por el calor del humo y la desecación que produce en la superficie. Las especias y otros condimentos usados en la elaboración de los alimentos pueden cooperar con otros agentes para impedir la proliferación de microorganismos.

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6. Contaminantes químicos 6.1. Residuos de pesticidas Son sustancias agregadas intencionadamente para proteger los cultivos de las malas hierbas (herbicidas), hongos y mohos (funguicidas), insectos (insecticidas), roedores (raticidas o rodenticidas), etc. (ver Capítulo 2.21). Los organoclorados son los insecticidas más peligrosos, por su resistencia a la degradación biológica y química. En la actualidad, excepto alguna excepción, su uso está prohibido. Los organofosforados se utilizan con frecuencia, aunque se han registrado casos de intoxicación humana. Otros grupos, como los carbamatos o piretroides, tienden a disminuir los riesgos. Este grupo de sustancias requieren para su registro rigurosos estudios toxicológicos, a partir de los cuales la FAO establece para cada sustancia los límites de impurezas y los métodos analíticos para su control, y el Codex Alimentarius los límites de residuos permitidos en los alimentos. Debido a la toxicidad inherente, la aplicación de buenas prácticas agrícolas es de gran importancia. A veces pueden encontrarse altos niveles de residuos de pesticidas por abuso o accidente, o cuando no se respetan los intervalos temporales establecidos entre el momento de aplicación y la recolección.

6.2. Residuos de sustancias químicas ambientales En este grupo se incluyen aquellos productos que se pueden incorporar a los alimentos como consecuencia de la contaminación ambiental. Se pueden encontrar en alimentos animales o vegetales en concentraciones más elevadas que en el medio por fenómenos de bioacumulación (Tabla 5) (ver Capítulo 2.21). Los metales tóxicos, entre los cuales se puede destacar el mercurio, el plomo, el cadmio y el arsénico, entre otros, poseen una gran persistencia, elevada toxicidad y capacidad de concentrarse en los alimentos. La exposición humana se produce a través del aire, del agua, del suelo y de los propios alimentos. La legislación alimentaria es muy rigurosa en cuanto a los niveles máximos de metales pesados permitidos en los alimentos.


Tabla 5. RESIDUOS DE SUSTANCIAS QUÍMICAS AMBIENTALES • Metales pesados (mercurio, plomo, cadmio, arsénico, etc.) • Productos policlorados (dioxinas, bifenilos policlorados) • Sustancias radiactivas (yodo131, cesio137, estroncio90)

Tabla 6. RESIDUOS DE SUSTANCIAS USADAS EN LA INDUSTRIA Y MATERIAL DE ENVASADO • Disolventes orgánicos • Óxido de etileno y propileno • Detergentes y desinfectantes • Componentes de los plásticos

Las dioxinas y los bifenilos policlorados y polibromados (PCB, PBB) pertenecen al grupo de contaminantes orgánicos persistentes. Las dioxinas (compuestos policlorados química y estructuralmente relacionados) son productos secundarios de procesos industriales, combustión en motores de automóviles, de maderas, de carbón vegetal y de la incineración de residuos. Se forman al quemar a temperaturas altas compuestos con carbono cuando están presentes iones cloruro, así como en la combustión de plásticos que contienen cloruro de polivinilo o maderas tratadas con pentaclorofenol, y en la fabricación de ciertos productos químicos. Las dioxinas pueden también estar presentes en las grasas añadidas a los piensos. Ambos grupos de productos se encuentran a niveles bajos en casi todos los alimentos, especialmente productos lácteos, carne, pescado y mariscos. Las dioxinas son consideradas los carcinógenos más potentes conocidos, aunque no existen pruebas de su responsabilidad en cánceres humanos. Existe una reglamentación acerca de los niveles de exposición de dioxinas, y las medidas adoptadas para reducir las emisiones ambientales han sido eficaces. La emisión de sustancias radioactivas (yodo131, cesio137, estroncio90) está limitada a acciden-

tes industriales. En esos casos los mayores riesgos se producen por la exposición ambiental y por el consumo de alimentos contaminados con sustancias radiactivas como el cesio137, que posee una vida media muy prolongada.

6.3. Residuos de sustancias usadas en la industria y material de envasado Este grupo está constituido por gran número de sustancias (Tabla 6), entre las que destacan los disolventes orgánicos utilizados en procesos tecnológicos, en especial para la extracción de aceite de semillas oleaginosas, muchos de los cuales son tóxicos o pueden combinarse con sustancias del alimento y originar nuevas sustancias tóxicas (ver Capítulo 2.21). El óxido de etileno se utiliza para la esterilización en frío, aunque la legislación es muy estricta en cuanto a su uso o a los límites máximos de residuos. El mayor riesgo estriba en la formación de productos de degradación tóxicos (etilenclorhidrina, dietilenglicol). El óxido de propileno, menos tóxico y también menos eficaz que el de etileno, es aplicable a productos desecados. Los detergentes y desinfectantes (compuestos de amonio cuaternario, yodóforos, cloro y derivados) utilizados en la limpieza de la maquinaria, utensilios y envases deben ser completamente eliminados en el proceso de enjuagado. Los envases a base de materiales termoplásticos pueden ceder con facilidad monómeros de los polímeros como el cloruro de vinilo (origen del plástico PVC), que migra en cantidades considerables a las bebidas alcohólicas. Coadyuvantes tecnológicos (plastificantes, lubricantes, emulsionantes, catalizadores, etc.) utilizados para mejorar las propiedades del material pueden también migrar a los alimentos. No obstante, los materiales usados como recipientes o envoltorios están estrictamente legislados, y el nivel de monómeros que migre no debe ser detectable.

6.4. Residuos de sustancias utilizadas en producción animal Algunos de los grupos de sustancias utilizados en los animales con fines terapéuticos son también

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Capítulo 2.20.


Tabla 7. RESIDUOS DE SUSTANCIAS USADAS EN PRODUCCIÓN ANIMAL • Anabolizantes • Antibióticos • Antitiroideos o tireostáticos • Corticosteroides • Agonistas β-adrenérgicos • Tranquilizantes • Antiparasitarios (antihelmínticos, coccidiostáticos) • Otros medicamentos de uso terapéutico

añadidos a los piensos para incrementar el peso y el rendimiento, modificar la composición corporal, disminuir el estrés, etc. (Tabla 7) (ver Capítulo 2.21). La Unión Europea ha restringido recientemente el número de antibióticos utilizados para promover el crecimiento; sólo se autorizan aquellos no permitidos en terapéutica humana o animal. Los anabolizantes, constituidos por hormonas naturales y de síntesis, han sido utilizados para aumentar el crecimiento y el peso de los animales de abasto. El efecto cancerígeno detectado en algunos compuestos de síntesis ha supuesto la prohibición de este grupo por la Unión Europea. Otros productos utilizados de forma ilegal para aumentar el crecimiento y el peso de los animales de abasto son los antitiroideos o tireoestáticos, debido a su acción reductora del metabolismo basal. Los agonistas β-adrenérgicos o modificadores de la composición corporal surgieron con la prohibición de las hormonas. Se utilizan para aumentar la masa muscular en el ganado vacuno. En este grupo se encuentra el clenbuterol. Su prohibición no ha eliminado las intoxicaciones asociadas al consumo de hígado en España. Los tranquilizantes ejercen una acción sedante, para disminuir la tensión e irritación de los animales durante el transporte al matadero y también para incrementar el aprovechamiento de los alimentos, ya que la conversión anabólica del pienso es mucho mayor si el animal está tranquilo. La información sobre su utilización es escasa.

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6.5. Aditivos alimentarios Los aditivos alimentarios constituyen un grupo amplio y variado de sustancias añadidas a los alimentos para mejorar las características organolépticas, alargar la vida útil de los productos y mejorar la estabilidad. Estas sustancias han sido usadas durante mucho tiempo y son minuciosamente evaluadas para asegurar su inocuidad. Sin embargo, siguen existiendo riesgos relacionados con el uso de aditivos debido a que algunos aditivos prohibidos siguen usándose fraudulentamente, y en algunos casos las dosis máximas permitidas pueden verse excedidas (ver Capítulos 2.15 y 2.21).

6.6. Sustancias tóxicas naturales La presencia de tóxicos naturales en los alimentos ocasiona trastornos que van desde una indisposición pasajera a situaciones graves, incluso letales, sin olvidar las enfermedades crónicas ocasionadas por el empleo abusivo de un alimento tóxico durante largos periodos de tiempo. El latirismo y el bocio son claros ejemplos (Tabla 8) (ver Capítulo 2.21).

6.6.1. Alimentos de origen vegetal Algunos alimentos de origen vegetal plantean riesgos, en algunos casos importantes, para el consumidor. Las setas u hongos superiores comprenden una amplia variedad de géneros y especies, algunos de los cuales son comestibles, pero otros pueden generar trastornos gastrointestinales y neurológicos. En Europa la identificación errónea de setas tóxicas es sin duda la principal causa de enfermedad y muerte por consumo de alimentos de origen vegetal, hasta el punto de que el 2% de todas las intoxicaciones se producen por el consumo de setas venenosas. En Hungría son frecuentes las intoxicaciones debidas a estos hongos. Especies del género Amanita, Boletus, Cortinarius y Lactarius pueden ser letales, especialmente Amanita phalloides, A. verna y A. virosa. En algunos casos el tratamiento térmico y el hervido en presencia de vinagre destruyen la sustancia tóxica, pero el alimento pierde su atractivo para los consumidores.


Tabla 8. TÓXICOS NATURALES DE LOS ALIMENTOS Alimentos de origen vegetal • Tóxicos de las setas • Aminas biógenas • Gosipol • Saponinas • Glucósidos cianogénicos • Neurolatirógenos • Glicirricina • Inhibidores de las proteasas • Solanina • Hemaglutininas • Sustancias bociógenas • Vicina y convicina • Ácido erúcico • Capsaicina Alimentos de origen animal • Biotoxinas marinas • Ciguatera • Tetrodotoxina • Histamina Sustancias producidas en el procesado de los alimentos • Hidrocarburos aromáticos policíclicos • Sustancias de oxidación de las grasas • Productos de pirólisis de los aminoácidos • Productos del pardeamiento químico

Diversas sustancias presentes en los vegetales tienen la capacidad de inhibir sistemas enzimáticos además de otros efectos. Los inhibidores de las proteasas (tripsina y quimotripsina) se encuentran en diversos vegetales, especialmente legumbres (soja, judías, garbanzos y guisantes), cereales, o batata. Son proteínas de bajo peso molecular, que forman enlaces muy estables con tripsina (inhibidor de Kunitz) y tripsina y quimotripsina (inhibidor de Bowman-Birk). En los animales producen hiperplasia pancreática, retardo del crecimiento y deficiencia de aminoácidos azufrados. El tratamiento térmico, especialmente húmedo, reduce en gran media estos efectos. Las solanáceas (patata, berenjena) contienen solanina, glucoalcaloide tóxico localizado en las partes verdes de la patata. Su acción tóxica se debe a la inhibición de la colinesterasa, imprescindible en el proceso de neurotransmisión en la sinapsis ner-

viosa. El gosipol, compuesto fenólico de las semillas de algodón, inhibe la proteólisis digestiva y tiene efecto tóxico sobre el hígado. Su hidrosolubilidad impide que se disuelva en el aceite de algodón, de interés en alimentación humana. Las hemaglutininas y saponinas, también denominadas fitoaglutininas o lectinas, son mucoproteínas con capacidad para aglutinar hematíes in vitro. Se encuentran en numerosas leguminosas, y su presencia se asocia a la de los inhibidores de las proteasas. La acción tóxica se relaciona con retrasos en el crecimiento. La cocción en agua reduce el riesgo. Las sustancias bociógenas se encuentran en la familia de las crucíferas (col, coliflor, grelos, coles de bruselas, rábano, nabo, mostaza), cebollas, mandioca, etc. El bocio (hipertrofia tiroidea asociada a hipotiroidismo), enfermedad endémica en algunas regiones del mundo, tiene una etiología multifactorial, condicionada en gran mediada por la ausencia de yodo en la dieta. Epidemiológicamente se ha observado una correlación entre la frecuencia de esta enfermedad y el consumo de cantidades importantes de crucíferas. El latirismo, enfermedad que se manifiesta por debilidad muscular y parálisis en miembros inferiores, se ha producido en España por el consumo de semillas de leguminosas del género Lathyrus. La harina de almorta, agente etiológico principal, se utiliza para la elaboración de gachas. Las toxinas se pueden eliminar por cocción y tostación de las semillas. El latirismo es frecuente en la India, sobre todo en las regiones pobres y en épocas de escasez. El consumo de Vicia faba produce en personas con deficiencia genética de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa un cuadro conocido como favismo, caracterizado por una anemia hemolítica. Determinados vegetales contienen en sus granos glucósidos que, por hidrólisis, liberan ácido cianhídrico, compuesto que afecta a la respiración celular al bloquear los citocromos. Las almendras contienen la amigdalina, a partir de la cual se libera el ácido cianhídrico. Las semillas de otras frutas (melocotón, albaricoque, cereza, ciruela), sometidas a procesos de fermentación para obtener alcohol, pueden originar cantidades apreciables de este ácido. La mandioca contiene gran cantidad de un glucósido cianogénico, soluble en agua.

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Capítulo 2.20.


6.6.2. Alimentos de origen animal La intoxicación por ciguatera se origina con la ingestión de pescado marino de aguas tropicales y subtropicales, que acumula la toxina de forma natural a través de su dieta. Las toxinas son termoestables, producidas por diversas especies de dinoflagelados. El proceso es endémico en determinadas zonas del mundo. La sintomatología es de tipo neurológico, y afecta al sistema nervioso central. Se han descrito más de 400 especies de pescado que pueden causar (como vehículo) ciguatera. En la Unión Europea se prohíbe la comercialización de las especies de pescado que puedan vehicular este tipo de toxina. La intoxicación por el pez globo es una intoxicación por tetrodotoxina, tóxico que se acumula en las gónadas, hígado, intestino y piel del pez soplador (globo), de la familia Tetraodontidae, frecuente en los mares del Japón (donde se le conoce como “Fugu”). El tejido muscular de los peces carece de esta toxina, pero si el pescado no está fresco se produce la lisis celular y el tóxico difunde a todo el cuerpo. La intoxicación se manifiesta a los 10-45 minutos de la ingestión y comienza con hormigueo en la cara y en las extremidades, parálisis, salivación excesiva, y debilidad extrema; en casos graves aparecen síntomas respiratorios y colapso cardiovascular, y la muerte sobreviene en menos de seis horas. La intoxicación por consumo de “Fugu” es frecuente en Japón, donde es la principal causa de muerte por intoxicación alimentaria. Las aminas biógenas se producen en los alimentos por descarboxilación de ciertos aminoácidos. Según su estructura se dividen en alifáticas (putrescina y cadaverina) y aromáticas (histamina, triptamina y tiramina). La intoxicación por histamina es un problema de alcance mundial en los países donde se ingiere pescado con altos niveles de esta amina. Históricamente se denominó intoxicación por escómbridos o “escombrointoxicación”. La histamina es común en el pescado y en otros alimentos (queso, vino y embutidos), pero los niveles en estos productos son generalmente mucho más bajos. La histamina se forma en el pescado post mortem por descarboxilación bacteriana de la histidina. Los pescados con alto contenido de histidina libre pertenecen a las familias Scombridae (bonito, caballa, atún) y Clupeidae (boquerón, sardina, jurel, arenque). Los síntomas de la intoxicación se presentan

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entre tres minutos y tres horas tras la ingestión, y vienen a durar de 12 a 24 horas; los más frecuentes son los cutáneos: rubefacción bucal o facial, urticaria, edema y afectación del tracto gastrointestinal (náuseas, vómitos, diarrea). La histamina es resistente al calor y no se destruye por la cocción o enlatado. La normativa europea marca unos límites entre 100 y 200 ppm (mg/kg de pescado), y el doble en productos de pesca sometidos a maduración y salado. La intoxicación por biotoxinas de moluscos se debe a las endotoxinas de los dinoflagelados y las diatomeas retenidas por moluscos bivalvos.Tanto en aguas dulces como saladas aparecen, según las condiciones del agua, luz, salinidad y nutrientes, grandes poblaciones de fitoplancton que comunican al agua un color de rojo a verdoso conocido como “marea roja”. La intoxicación puede dar lugar a cuadros paralizantes, diarreicos, amnésicos o neurotóxicos. La intoxicación paralizante y diarreica son las formas más importantes en nuestro país. Estas intoxicaciones están asociadas al consumo de moluscos bivalvos (mejillones, berberechos, almejas, ostras, vieiras). La intoxicación paralizante (PSP) es un síndrome que se conoce desde hace siglos, causado por un grupo de toxinas (saxitoxinas y sus derivados), producidas por dinoflagelados de los géneros Gymnodinium, Alexandrium y Pyrodinium. Los síntomas aparecen entre media hora y dos horas después de la ingestión y cursan con alteraciones neurológicas. En casos muy graves se puede producir la muerte por parálisis respiratoria. La intoxicación diarreica presenta una gran incidencia en Europa, Japón y Chile. Los dinoflagelados causantes pertenecen a los géneros Dinophysis y Prorocentrum. Se han identificado al menos siete toxinas, incluido el ácido okadoico. La aparición de la enfermedad se produce entre la media hora y unas pocas horas después del consumo del molusco. Los síntomas corresponden a trastornos gastrointestinales y las víctimas se recuperan en entre tres y cuatro días. La intoxicación amnésica (ASP) por la ingestión de moluscos bivalvos, debida a diatomeas del género Pseudonitzschia, ha sido identificada más recientemente. Esta intoxicación puede producirse también por la ingestión de pescado y la toxina involucrada es el ácido domoico. Los síntomas más comunes en esta intoxicación son náuseas, vómitos, dolor abdominal, dolor de cabeza, diarrea y pérdida de memoria. El periodo de incubación puede variar desde unas horas a un día.


Todas estas toxinas son de naturaleza no proteica, extremadamente estables. El cocinado, ahumando, secado o salado no las destruyen, y el aspecto de la carne del producto no se modifica si es tóxico. La principal medida preventiva es la observación de las condiciones oceanográficas, estudio de las especies fitoplanctónicas potencialmente tóxicas en las aguas y moluscos, y control de la toxina en los productos. Los niveles críticos para la intoxicación paralizante son de 80 μg/100 g, reacción negativa de la prueba biológica para DSP, y 20 μg de ácido domoico/g.

6.6.3. Sustancias producidas en el procesado de los alimentos El calentamiento continuado de la grasa en presencia de oxígeno acelera los procesos de oxidación. La alimentación de animales con grasas oxidadas produce irritación del tracto gastrointestinal, y la administración de grandes cantidades de grasa sobrecalentada produce hipertrofia del hígado, retraso del crecimiento e incluso la muerte. El consumo de grasa oxidada puede transformar productos precancerígenos del metabolismo en cancerígenos y favorecer el inicio del carcinoma de colon. Es de señalar que el peligro de intoxicación por grasas sobrecalentadas o con calentamientos repetidos llega a ser autolimitado, ya que en la manipulación de la grasa sólo existen pequeñas cantidades de epóxidos, peróxidos y productos de degradación. Los alimentos ahumados y braseados en exceso en parrillas dan lugar a la formación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP). El ahumado incorpora estos compuestos en el alimento y el braseado los produce a partir de las grasas calentadas por encima de 350 ºC, y en mayor cantidad si el combustible es carbón vegetal. Existe un gran número de HAP, muchos de ellos con efectos mutagénicos y cancerígenos, entre los que destacan benzo(a)pireno, dibenzopireno, dibenzoantraceno y benzofluorantreno. Se encuentran en pescados, carnes y derivados; grasas y aceites y alimentos vegetales. El control de estas sustancias debe ser estricto en los tratamientos tecnológicos como ahumado, empleo de aceites minerales y parafinas de uso alimentario, e igualmente estricta y completa debe ser la información a los consumidores sobre los tratamientos culinarios de acción térmica, especial-

mente los que se realizan por contacto directo del alimento con el fuego. Junto con los HAP, el excesivo asado de carnes y pescados origina en las partes quemadas de estos productos y en los condensados del humo sustancias con actividad mutagénica, que no sólo se puede atribuir a los HAP. Estos efectos se asocian a sustancias originadas por pirólisis de aminoácidos y proteínas denominadas aminas heterocíclicas. Las aminas se producen en tratamientos térmicos intensos (horneado y braseado) y también a temperaturas más bajas pero por tiempos muy prolongados (cocción de carnes y pescados). Los efectos mutagénicos y cancerigenos de las aminas heterocíclicas son evidentes en animales de experimentación; no obstante, la valoración del riesgo en seres humanos requiere estudios más extensos. Las reacciones de pardeamiento químico comprenden la caramelización, debida al calentamiento a altas temperaturas de azúcares, y la reacción de Maillard, originada en el tratamiento térmico de azúcares reductores y grupos amino de aminoácidos y proteínas. Algunos de los compuestos formados en estas reacciones han mostrado acción mutagénica. Recientemente, la detección de acrilamida en cantidades elevadas en gran número de alimentos ha generado nuevo interés en la valoración del riesgo de los compuestos producidos en estas reacciones. La acrilamida se detecta en gran número de alimentos, especialmente en aquellos con alto contenido en hidratos de carbono que contengan el aminoácido asparragina (también intervienen la metionina, la cisteína, la lisina y la arginina). Los tratamientos térmicos que favorecen la formación implican temperaturas por encima de 120 ºC (fritura, horneado, etc.), y los principales alimentos que la contienen son las patatas fritas, derivados de cereales, café, cacao, carnes, etc.

7. Manipulación de alimentos en establecimientos de restauración colectiva, hospitales y en el hogar Por restauración colectiva se entiende aquella que se practica fuera del hogar y para un grupo de población superior al que compone un

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Capítulo 2.20.


Figura 3. Fuentes de contaminación de alimentos en restauración casera y colectiva.

núcleo familiar. Hay varios tipos de restauración colectiva: la tradicional, practicada en establecimientos tales como bares, restaurantes, cafeterías, etc., y la social, en establecimientos colectivos como comedores escolares y universitarios, centros de geriatría, hospitales, comedores de empresa, etc. En este último bloque, y sobre todo en cocinas destinadas a preparar alimentos para enfermos, niños o ancianos, habrá que extremar las medidas de higiene dada la naturaleza de las personas a las que esa comida va destinada, ya que el sistema inmunitario de estos colectivos de población puede estar deprimido (caso de enfermos ingresados en hospitales o en residencias de ancianos ) o no suficientemente formado, como sucede en niños pequeños, con lo cual la manifestación de una intoxicación o infección alimentaria por microorganismos puede resultar más virulenta que en otros grupos de población. Un alimento sano no provocará intoxicación alimentaria, pero un alimento sano puede contaminarse por causas muy diversas, siendo la manipulación descuidada o incorrecta, unida a una conservación inadecuada, unas de las principales causas de contaminación de alimentos tanto en las cocinas familiares como en las dedicadas a la restauración colecti-

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va. Estas prácticas deficientes pueden provocar una contaminación masiva por microorganismos que convierta al alimento en un agente potencial de intoxicación. Por ello los alimentos, cuando lleguen a los correspondientes lugares de preparación, almacenamiento, manipulación, etc., de una cocina, deberán ser manipulados siguiendo unas correctas prácticas higiénico-sanitarias y en adecuadas condiciones higiénicas.

7.1. Fuentes de contaminación Las fuentes y vías por las cuales los microorganismos llegan a los alimentos son muy diversas. A continuación se exponen las fuentes más frecuentemente implicadas en la contaminación de alimentos por microorganismos en una cocina (Figura 3).

7.1.1. Alimentos crudos Los gérmenes pueden albergarse en el intestino y en la piel, pelos, uñas y plumas del animal, y contaminar la superficie del alimento durante las operaciones de faenado, eviscerado y desangrado. Por


consiguiente, carnes, aves, pescados y huevos pueden llegar a la cocina ya contaminados con salmonelas, clostridios y otros microorganismos patógenos de naturaleza entérica. El contacto entre estos alimentos puede provocar contaminaciones cruzadas entre ellos, así como contaminar alimentos ya cocinados cuando son almacenados junto a estos alimentos crudos. A esto hay que unir el hecho de que los manipuladores de alimentos pueden recoger, a través de sus manos, gérmenes de estos alimentos crudos durante las operaciones de cocinado y contaminar otros alimentos que a continuación manipulen. A su vez, frutas, verduras y hortalizas, a través de los restos de polvo y tierra que ellas pueden albergar y sobre todo cuando han sido regadas con aguas residuales, pueden portar microorganismos indicadores de contaminación fecal.

7.1.2. Manipuladores de alimentos Los alimentos pueden contaminarse con bacterias personales procedentes de nariz, boca, piel, heces y manos de manipuladores, cuando éstos no siguen unas adecuadas normas y condiciones higiénicas durante el manufacturado, preparación y servicio. Salmonella, bacilos de la disentería y Clostridium perfringens pueden ser excretados con las heces, por lo que las manos deberán ser lavadas con agua caliente y jabón frecuentemente y sobre todo después de utilizar el inodoro, disponiendo cada trabajador de un sistema individual de secado y de un cepillo de uñas, las cuales deberán mantenerse cortas y muy limpias. Manipuladores portadores de Staphylococcus aureus suelen ser la causa más frecuente de contaminación de alimentos ya preparados con bacterias procedentes de las secreciones nasales y faríngeas. El manipulador de alimentos debe tener una buena higiene personal y buenas costumbres. Así, quedarán prohibidas ciertas prácticas como chuparse los dedos cuando se prueba una comida o trabajar con heridas, úlceras o supuraciones no convenientemente cubiertas mediante un apósito no poroso, dedal o guante. Aquellos manipuladores que padezcan lesiones sépticas no podrán trabajar hasta que haya remitido la enfermedad. Igualmente quedan excluidas temporalmente de la manipulación de alimentos las per-

sonas que estén padeciendo en ese momento vómitos, diarreas e infecciones de piel y garganta. No se podrá fumar ni comer en los lugares donde se manipulen alimentos, ni tampoco estornudar o toser cerca de los mismos. Se deberá trabajar con guantes, gorro y mascarilla, sobre todo en cocinas dedicadas a la restauración colectiva. Todas estas medidas deberán extremarse en la restauración hospitalaria.

7.1.3. Medio ambiente a) Ratas, ratones, gatos, perros y otros animales de compañía pueden llevar bacterias a los alimentos a través de sus patas, bocas, pelos y uñas. Por ello, no se deberá dejar que ningún animal pase al interior de una cocina o lugar de almacenamiento de alimentos. b) Moscas, moscardones y otros insectos diseminan bacterias recogidas de excrementos y de otros residuos, a través de sus pelos y patas. El control de estos animales pasará por no proporcionarles lugares para la puesta de huevos, como son los cubos de basura sin tapar. También deberán pulverizarse con insecticidas adecuados las zonas donde permanecen los residuos, a fin de evitar la puesta de huevos, y es aconsejable proteger ventanas, puertas y ventiladores mediante rejillas metálicas de alambre galvanizado de unos 12 a 15 mm de espesor a fin de impedir su acceso a las cocinas y alimentos. Por fin, siempre se deben cubrir los alimentos. c) Los alimentos pueden contaminarse con polvo y tierra que contienen microorganismos o excrementos secos, y que pueden ser transportados a través del aire, o de objetos personales, ropa y calzado de los manipuladores. Por ello, en las cocinas deberá trabajarse con ropa y zapatos distintos de los personales. Esta ropa de trabajo no deberá guardarse en las cocinas, y para ello se dispondrá de armarios y habitaciones adicionales alejadas lo más posible de los lugares de trabajo. d) Suelos, paredes, techos y cámaras frigoríficas son también una fuente importante de contaminación. Los suelos y las cámaras frigoríficas deberán limpiarse diariamente, practicando un barrido húmedo (nunca en seco), seguido de un fregado con detergente y agua caliente. Una vez por semana se

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Capítulo 2.20.


realizará una limpieza desinfectante con hipoclorito sódico. Ya que la grasa tiende a subir, los techos se someterán semestralmente a un lavado con un agente desengrasante y posterior aplicación del desinfectante En el caso de campanas extractoras y filtros, la limpieza desengrasante se realizará quincenalmente. e) Utensilios y recipientes de cocina lavados imperfectamente pueden contaminar tanto alimentos crudos como alimentos ya cocinados, ya que las bacterias pueden quedar sobre las partículas de alimentos y el agua residual de enjuagado, sobre todo si el lavado es manual. Por ello se aconseja, en la medida de lo posible, lavar los instrumentos de cocina en un aparato lavavajillas con agua caliente y con un detergente con propiedades bactericidas.

7.1.4. Almacenamiento descuidado Dentro de este apartado hay que señalar la refrigeración insuficiente como una causa importante de contaminación, tanto de alimentos crudos como de los ya cocinados. El almacenamiento por debajo de 5 ºC disminuirá la multiplicación bacteriana. Los alimentos cocinados y sin cocinar serán refrigerados lo más rápidamente posible y almacenados independientemente, a fin de evitar contaminaciones cruzadas entre ellos. Lo mismo puede aplicarse para la congelación profunda a -18 ºC. Respecto al calor, si los alimentos se cocinan a temperaturas superiores a los 90 a 100 ºC, se puede asegurar la calidad higiénica de los mismos. Aun así, si esta temperatura disminuye, la actividad de algunos agentes puede recuperarse, pudiendo alcanzar valores peligrosos que conviertan a este alimento cocinado en una causa de contaminación. Por tanto, es imprescindible un cocinado profundo y, en caso de que el alimento se vaya a servir caliente, deberá ser mantenido a una temperatura alrededor de los 70 ºC hasta su consumo. Por el contrario, si la temperatura de almacenamiento es de refrigeración, los alimentos, y especialmente los crudos y verduras, nunca podrán estar encima de mesas, tableros, etc., a no ser que se garantice por otros métodos adicionales una temperatura, como máximo, de 5 ºC.

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7.1.5. Higiene deficiente En general, superficies, recipientes, equipo, instrumentos de cocina, tableros y paños insuficientemente limpios pueden sumar microorganismos a los alimentos tanto crudos como cocinados. Todos ellos deberán ser limpiados mediante agua caliente por encima de 55 ºC y un detergente aniónico o no iónico combinado con un desinfectante químico como el hipoclorito. Para la limpieza se aconseja huir de paños, siendo preferible el papel de un solo uso. No obstante, si se utilizan paños para secar cubiertos, platos, etc., deberán ser renovados diariamente y desinfectados convenientemente. También se aconseja utilizar tableros independientes para carne cruda, carne cocinada, pescado, productos lácteos y verduras; estos tableros deberán estar realizados en materiales duros, inertes, lisos y fáciles de limpiar, como plásticos de alta densidad o metales, estando prohibida la utilización de tableros de madera ya que al ser éstos de superficie rugosa y porosa pueden quedar restos de alimentos entre las grietas y favorecer el desarrollo de bacterias, mohos y levaduras. Un ambiente cargado de humos y olores, aparte de incómodo e irrespirable, puede resultar higiénicamente peligroso. Las cocinas, almacenes y despensas deberán mantener un ambiente fresco, bien ventilado y seco. Una buena ventilación natural y mecánica evitará aumentos de temperatura, humedad, exceso de calor y malos olores, y reducirá al mínimo la acumulación de suciedad en techos y paredes. Es importante evitar las corrientes de aire fuertes. A la hora de diseñar una cocina se deberán evitar los “rincones muertos”, ya que al ser de difícil acceso son difíciles de limpiar, acumulándose la suciedad. Los biofilms son un grupo de bacterias que producen unas excrecencias a modo de filamentos con una elevada capacidad adherente, lo que permite que los microorganismos se agrupen en zonas muy limitadas y a la vez propicias para su supervivencia. Esta adherencia permite el anclaje de los microorganismos y su multiplicación, aun cuando se eliminen los restos visibles. La fuerte unión que ejercen sobre un soporte sólido les proporciona estabilidad, nutrientes y espacio. Estos biofilms incorporan grandes concentraciones de polisacáridos o glicoproteínas, por lo que


los fabricantes de limpiadores y desinfectantes deberían incorporar sustancias que permitieran disolver estas moléculas. Los biofilms pueden detectarse por la aparición de manchas, e incorporan una elevada contaminación bacteriana, como es el caso de la materia fecal u otros residuos sólidos orgánicos.

7.2. Medidas preventivas para reducir la contaminación de los alimentos en cocinas 1. La primera medida pasa por evitar la difusión de la contaminación en la cocina, prestando especial atención a la limpieza y al ambiente de la cocina y evitando las contaminaciones cruzadas entre alimentos crudos y cocinados. 2. Prevenir el crecimiento y la multiplicación de bacterias ya existentes en los alimentos; para ello lo ideal es cocinar el alimento en el momento en que vaya a ser consumido. De lo contrario, deberá refrigerarse rápidamente y evitar el almacenamiento prolongado entre su preparación y consumo en ambiente caluroso, especialmente en verano y primavera. Nunca podrá pasar más de hora y media entre la preparación del alimento y su refrigeración. 3. Los alimentos congelados deberán descongelarse en el frigorífico, aunque es aconsejable para esta técnica el microondas ya que permite acortar considerablemente los tiempos de descongelación. Se debe huir de la descongelación a temperatura ambiente y en ambientes calurosos. Un alimento descongelado nunca podrá volver a ser congelado. 4. Respecto a los cocineros, pinches y demás personal de cocina, no se podrá fumar, toser, estornudar o similares cuando se esté manipulando el alimento. También se deberá evitar cocinar si se padece alguna enfermedad infecciosa o se tiene alguna herida abierta o supurativa. Es indispensable tener al día el carnet de manipulador. 5. Las verduras y hortalizas deberán lavarse bajo el chorro de agua, a fin de eliminar los restos de tierra, barro, y similares, y a continuación se sumergirán en agua a la que se hayan añadido unas gotas de lejía de uso alimentario (3 o 4 gotas por litro de agua) o de cualquier otro desinfectante comercial que para tales fines se puede encontrar en los establecimientos de alimenta-

ción especializados, y a las dosis recomendadas por los fabricantes. Es indispensable un aclarado final con agua. 6. Cocinar a fondo los alimentos, evitar el cocinado parcial y el recalentamiento de los mismos. Es preferible la cocción a presión, el asado o la fritura, antes que el estofado o braseado. 7. Los alimentos no perecederos habrá que someterlos a un sistema de rotación adecuado. En este sentido, resulta interesante disponer en las despensas y almacenes de un sistema que permita anotar la fecha de entrada y la fecha de caducidad de los mismos. El material de envasado deberá ser impermeable al vapor de agua, sobre todo en el caso de cereales, legumbres y derivados, a fin de limitar el crecimiento de pulgones, orugas, polillas y otros insectos que pueden mermar la calidad higiénica de estos alimentos. 8. Flanes, natillas y platos similares a base de leche y/o huevos serán preparados inmediatamente antes de su consumo o, como mucho, se consumirán en las veinticuatro horas siguientes a su preparación y siempre que hayan estado refrigerados como máximo a 5 ºC. 9. Vigilar la temperatura de los refrigeradores y congeladores mediante un termómetro. Para evitar que la temperatura suba por encima de lo establecido, las puertas deberán abrirse lo mínimo posible y se cerrarán inmediatamente. En aquellas cocinas en las que exista cámara frigorífica, deberá existir un espacio bien delimitado entre la cocina y la cámara frigorífica para evitar que el aire caliente de la cocina penetre en el interior de la cámara. Los alimentos almacenados en congelación, especialmente carnes, aves, frutas, verduras y pescados frescos, deberán guardarse convenientemente envasados a fin de evitar las “quemaduras por el frío” por pérdidas de humedad debida a cambios en la temperatura de congelación. 10. Los alimentos deberán ser procesados, almacenados y/o cocinados lo más rápidamente posible tras la adquisición de los mismos. Es conveniente leer las indicaciones de los fabricantes respecto a las normas de utilización y almacenamiento para alimentos precocinados y de cuarta gama, y respetar el plazo de validez de los mismos. Uno de los principales peligros en estos alimentos es el de crecimiento de mohos; al necesitar éstos oxígeno para desarrollar su actividad, la mejor manera para prevenirlos es el envasado de estos alimentos en atmósfera pro-

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Capítulo 2.20.


Figura 4. Métodos de control en cocinas para reducir la contaminación de los alimentos.

tectora o al vacío. Por ello, a la hora de adquirir estos alimentos, habrá que prestar una especial importancia al estado de los envases y rechazar aquellos que presenten alguna grieta o ruptura. Normalmente, la clave de seguridad de estos alimentos está en el frío, es decir en la refrigeración. Por ello, jamás deberá romperse la cadena del frío entre su adquisición y su consumo. En la Figura 4 se expone de forma resumida cómo controlar la contaminación en una cocina colectiva.

7.3.Técnicas de cocinado. Modificaciones físicas y químicas que se producen durante la cocción Uno de los principios básicos en higiene alimentaria es someter los alimentos a un sistema de cocinado profundo, ya que el calor mata a todo tipo de microorganismos, así como a sus formas de resistencia. Por tanto cuanto más calor se aplique, y

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durante más tiempo se aplique éste a los alimentos, mejor será la calidad higiénica de los mismos. Sin embargo, no se puede olvidar que un cocinado profundo a altas temperaturas y tiempos prolongados puede incidir negativamente sobre la calidad nutritiva y organoléptica del alimento, al producirse pérdidas elevadas en vitaminas hidrosolubles y fácilmente oxidables, pérdidas de grasas por fusión, reacciones de pardeamiento químico, etc. (ver Capítulo 2.19). Por ello, habrá que buscar técnicas de cocinado apropiadas que combinen adecuadamente el binomio tiempo/temperatura. La cocción con vapor a presión, el asado completo de pequeñas piezas de carne, el asado a la parrilla y la fritura se consideran como los métodos más sanos de cocinado. El cocinado en un horno de microondas y el asado en un horno de convección destruyen las células vegetativas, aunque no todas las esporas. En cuanto al cocinado con presión, el principio es similar al del autoclave; se destruyen todas las bacterias y las esporas mediante la combinación de presión y calor. La experiencia ha demostrado que


el cocinado lento no entraña un riesgo mayor que los métodos convencionales de cocinado, siempre que se sigan dos principios básicos: buenas prácticas higiénicas de manipulación y buena calidad higiénica del alimento de partida. Independientemente de la técnica de cocinado seguida, es importante que el alimento sea consumido en caliente inmediatamente después de cocinado; en caso contrario, deberá ser enfriado rápidamente y refrigerado convenientemente. El recalentamiento rápido de alimentos ya cocinados en un horno de microondas ahorra tiempo y combustible al acortarse los tiempos de recalentamiento, aunque es importante la situación bacteriológica del alimento cocinado antes del recalentamiento, ya que puede recontaminarse durante el periodo de tiempo transcurrido entre su cocinado y posterior recalentamiento. El calor incrementa la movilidad de las moléculas y les aporta la energía suficiente para que reaccionen entre ellas y se transformen. Como consecuencia, se producen una serie de fenómenos que afectan a la calidad del alimento y que repercuten en sus características visuales, gustativas, olfativas, etc. Los cambios producidos en el alimento pueden ser de dos tipos: químicos y físicos. • Cambios físicos. Son cambios externos y visibles que afectan a la apariencia, textura, aroma y gusto. Dentro de este apartado se observan cambios en el volumen, en el color, en la consistencia y en el sabor. Se pueden citar como ejemplos la pérdida de agua de constitución en los alimentos horneados producida por una deshidratación superficial, o el caso contrario, la rehidratación o aumento de volumen que experimentan los alimentos deshidratados, pastas, legumbres y arroces. También cabe citar las alteraciones moleculares por ionización que experimentan los antocianos o las flavonas como consecuencia de cambios en el pH, y que llevan a cambios en la absorción de la luz y en el color inicial del alimento. • Cambios químicos. Se deben a reacciones químicas que se dan en el alimento al aplicarle calor. Aparecen sin manifestación externa visible apreciable por los sentidos. Cuando las estructuras químicas afectadas son las de las sustancias responsables de características organolépticas o del valor nutritivo, las consecuencias son especialmente importantes (ver Capítulo 2.19). Es el caso de los fenómenos de desnaturalización, hidrólisis y coagulación que sufren las proteínas por la acción conjunta del agua

de cocción y de tiempos de calentamiento prolongados. Los efectos de las temperaturas de cocción sobre las proteínas son muy variados. Así, hasta los 100 ºC, como ocurre en cocciones en agua o con microondas, esta desnaturalización se traduce en efectos de interés como inactivación enzimática de lipasas, proteasas, etc., mejora de la digestibilidad o reducción de algún poder tóxico; entre 100 y 140 ºC, como en la cocción a presión y el horneado, se reduce la digestibilidad por formar puentes covalentes intra e intermoleculares. Lo mismo sucede a temperaturas superiores a 140 ºC, como en las frituras y en los asados en parrilla, donde además se produce destrucción de aminoácidos, como cisteína o triptófano, con isomerización a formas D y reducción del valor nutritivo. Sobre los lípidos, el tratamiento térmico produce fusión de los mismos, aunque por ser mezclas de triglicéridos es difícil establecer con exactitud su punto de fusión; antes de llegar al estado líquido pasan por un estado pastoso, después humean (a una temperatura diferente según el tipo de grasa) y posteriormente se descomponen. Incluso por calentamientos intensos pueden formarse monómeros cíclicos, dímeros y polímeros, con efectos tóxicos en algunos casos, como es el caso de las acroleínas. Los hidratos de carbono se consideran, en general, estables frente al cocinado. No obstante, hay algunas pérdidas producidas por solubilización. Estas pérdidas dependen de los mismos factores que afectan a otros componentes hidrosolubles: tiempo, tamaño, etc. Otras modificaciones que sufren estos compuestos afectan a su digestibilidad, y es necesario tener en cuenta la participación de algunos azúcares en reacciones químicas que conducen a la disminución de la disponibilidad o pérdida del carácter nutritivo de otros nutrientes.

8. Compra y almacenamiento de alimentos en restauración Como se ha visto, la manipulación que sufren los alimentos en el proceso de cocinado es una de las causas más importantes de contaminación. Sin embargo, no es ésta la única causa. En este sentido hay que resaltar que una compra, y sobre todo un almacenamien-

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Capítulo 2.20.


to, inadecuados pueden mermar de forma muy significativa la calidad higiénica de un alimento. A menudo, a estas dos prácticas no se les presta demasiada importancia desde un punto de vista higiénico, porque en la mayoría de los casos los alimentos son sometidos a un proceso de cocinado más o menos profundo. Sin embargo, el cocinado no siempre destruye las bacterias ni sus formas de resistencia, especialmente en el caso de alimentos empanados, rebozados, enrollados y piezas grandes, donde el calor penetra lentamente y de forma desigual, por lo que un simple proceso de fritura, por ejemplo, no será suficiente para garantizar la calidad higiénica de los mismos. Además, durante el almacenamiento puede producirse una contaminación química procedente de las migraciones envase-alimento cuando éste es envasado inadecuadamente, o en condiciones climáticas y ambientales desfavorables, o en presencia de productos higienizantes. Es el caso de los envases en cloruro de polivinilo (PVC) destinados a contener aceites o alimentos grasos. A partir de 50 ºC el cloruro de polivinilo cede sus monómeros constitutivos al alimento, ya que empieza a disolverse, especialmente en presencia de grasas y alcohol. Entre estos monómeros hay que citar el cloruro de vinilo, sustancia altamente peligrosa por sus propiedades cancerígenas. Con frecuencia, a lo largo del almacenamiento puede provocarse la contaminación del alimento por microorganismos patógenos, bacterianos o fúngicos, que liberan toxinas capaces de provocar graves intoxicaciones alimentarias. Estas situaciones se dan con mayor frecuencia en alimentos que se almacenan sin envasar, y que por consiguiente están más expuestos a sufrir contaminaciones bacterianas procedentes del exterior. Por otro lado, un mal almacenamiento o un almacenamiento inadecuado en lugares húmedos y poco ventilados puede dar lugar a la aparición de olores y sabores desagradables (olor a moho, a rancio, a humedad) que provoque el rechazo posterior del alimento.

8.1. Normas básicas de higiene para la adquisición y conservación temporal de alimentos A la hora de adquirir alimentos es esencial conocer las normas higiénicas de los proveedores y

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establecimientos de venta tales como hipermercados, supermercados, mercados de abasto, etc. Es conveniente comprar en establecimientos de reconocido prestigio y nunca en mercadillos, mercados y puestos ambulantes, donde las condiciones higiénicas de venta no están garantizadas. Se debe huir de alimentos no envasados, alimentos no etiquetados, ofertas y otras prácticas comerciales que no garanticen la calidad de los alimentos que se vayan a adquirir. Igualmente, es importante comprobar que en el caso de alimentos refrigerados y/o congelados no se ha roto la cadena del frío.

8.1.1. Alimentos frescos y perecederos Carnes, pescados y productos derivados se mantendrán en estado fresco en refrigeración a 5º C como máximo, y convenientemente envasados, durante dos a tres días. Esto implica, para la carne, aves y productos de la caza, que deberán ser almacenados en envases permeables al oxígeno e impermeables al vapor de agua, a fin de evitar una deshidratación superficial importante que produzca una merma de la calidad organoléptica. En el caso de los productos de la pesca, se aconseja que el material de envasado presente una permeabilidad selectiva al oxígeno y al vapor de agua. En cualquier caso, el envasado deberá asegurar la ausencia de contaminación microbiana procedente del exterior. Los huevos deberán igualmente almacenarse en refrigeración y en envases que garanticen la integridad de la cáscara, y sólo deberán lavarse con agua en el momento en que vayan a ser utilizados; nunca deberá utilizarse la cáscara como recipiente para separar la clara de la yema, práctica ésta por lo demás muy habitual en cocinas, sobre todo domésticas. En cuanto a las frutas y verduras, se mantendrán en lugares frescos y separadas de otros alimentos, a fin de evitar que los restos de tierra y polvo puedan producir contaminaciones cruzadas y que contaminen otros alimentos en las zonas de preparación y cocinado.

8.1.2. Alimentos congelados Los alimentos congelados, en el momento en que lleguen a las cocinas desde los lugares de adquisición, deberán ser inmediatamente y sin demo-


ra almacenados en congeladores a -18 ºC, a fin de no romper la cadena del frío. El tiempo de permanencia en estos congeladores lo establecerán las condiciones técnicas de los mismos, que pueden ir desde unos días para congeladores “de una estrella” hasta varios meses para los “de tres estrellas”. Al ser las “quemaduras por el frío”, junto a las oxidaciones de las grasas y vitaminas y las reacciones de pardeamiento, las principales causas de alteración en estado congelado, es conveniente que estos alimentos se almacenen convenientemente envasados. Esto implica que el material de envasado deberá presentar una alta capacidad de barrera frente al oxígeno, el vapor de agua y las radiaciones visibles y ultravioleta. Igualmente, deberán ir en envases convenientemente cerrados y etiquetados con la fecha de almacenamiento, para que puedan ser sometidos a un sistema adecuado de rotación. Para platos precocinados (croquetas, ensaladillas, menestras, pastas y otros) es conveniente leer y seguir las instrucciones dadas por los fabricantes en el envase.

8.1.3. Alimentos no perecederos Alimentos secos, deshidratados, cereales, legumbres y derivados serán almacenados en lugares secos y bien ventilados, y en cantidades adecuadas a fin de evitar una acumulación excesiva de los mismos. Se dispondrán de forma ordenada y manteniendo unas condiciones básicas de higiene. Éstas pasarán por colocar estos alimentos en estanterías a una distancia del suelo de 5 cm como mínimo y alejados del ataque de insectos y roedores. Para ello, lo mejor será almacenarlos en envases que resistan el ataque de estos animales y que no presenten huecos u oquedades donde puedan alojarse las larvas y huevos de los mismos. La resistencia mecánica frente al ataque de insectos es mayor para el plástico o las láminas metálicas que la presentada por envases tradicionales como el yute o el papel. Los lugares de almacenamiento deben someterse a programas periódicos de desinfección, desinsectación y desratización. En lugares húmedos o con una humedad relativa ambiental por encima del 80% es conveniente que el envase sea asimismo barrera frente al vapor de agua, para evitar la aglomeración de productos pulverulentos como la harina o leche en polvo, la cristalización de pro-

ductos amorfos como el azúcar, o el ablandamiento excesivo de otros como las galletas, cereales de desayuno, etc., que puedan alterar la textura y consistencia de estos alimentos.

8.1.4. Conservas y semiconservas Hay que mantenerlas alejadas del ataque de ratas y otros roedores, en lugares secos y bien ventilados, a fin de evitar el enmohecimiento superficial de la lata. Las ratas son capaces de romper las latas con sus uñas y contaminar el contenido. Ninguna conserva es estable por completo por tiempo indefinido. La fecha de caducidad depende del tipo de producto, siendo las conservas de carne más estables que las de frutas y verduras. En este tipo de alimentos, las alteraciones pueden proceder tanto del envase como del contenido. Latas enmohecidas, corroídas, marmorizadas o con alteraciones en el barniz deberán ser rechazadas, ya que pueden alterar el valor higiénico y organoléptico del contenido. Así, por ejemplo, la corrosión interna de las latas de hojalata o de las tapaderas metálicas de los botes de cristal va a suponer la acumulación de metales como plomo, estaño o hierro en el interior de la conserva. También es importante que la conserva no pierda su condición de hermeticidad durante el almacenamiento, ya que esto supone la perdida de su “esterilidad comercial “. Por ello, latas abolladas o con pequeñas fisuras deberán ser rechazadas. En relación con el abombado de las latas, hay que distinguir entre el abombado biológico, el químico y el físico. Los dos primeros se deben a la presencia en el interior de las latas de gases como sulfuro de hidrógeno, amoniaco o dióxido de carbono, procedentes tanto de un crecimiento bacteriano debido a una mala esterilización y/o a la ruptura del cierre hermético y posterior contaminación del contenido durante el almacenamiento, como de la acción de ácidos orgánicos y sus sales sobre el hierro de la hojalata. La temperatura de almacenamiento influye de forma considerable en la aparición de estas alteraciones, siendo temperaturas por encima de 37 ºC más susceptibles de provocar problemas de abombado. Las latas que exhiban abombado biológico se consideran alteradas y no aptas para el consumo, ya que atentan directamente contra la salud de los consumi-

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Capítulo 2.20.


dores debido a la presencia, en la mayoría de los casos, de toxinas (por ejemplo, las de C. botulinum o C. perfringens) altamente peligrosas. En el caso del abombado químico, aunque el contenido sigue conservando la condición de esterilidad, provoca alteraciones en el aspecto, olor y sabor, por lo que la lata deberá ser igualmente considerada no apta para su consumo. El abombado físico está motivado entre otras causas por compresión lateral de latas muy llenas, imbibición del contenido de la conserva, o inclusión de aire en el proceso de calentamiento. Aunque en principio esta alteración no supone peligro ninguno para el consumidor, es aconsejable en el almacenamiento rechazar las latas que exhiban este defecto, ya que al aumentar la presión interna de la conserva puede romperse el cierre hermético y provocar la posterior contaminación del contenido durante el almacenamiento. También deberán ser rechazadas latas muy sucias externamente y con restos de tierra, orines y heces de ratas y de otros animales que pueden contaminar el contenido en el proceso de apertura y posterior vertido del mismo para su consumo. Por ello hay que desterrar la costumbre de almacenar estos alimentos directamente sobre el suelo, y colocarlos sobre estanterías, estantes y otro mobiliario que proteja del ataque de los roedores. Otro problema muy frecuente en conservas envasadas en botes de hojalata es el desestañado o corrosión de la lata producida por la acidez del alimento (puré de tomate, productos al vinagre, conservas de fruta, etc.), que provoca la migración del estaño desde el interior de la hojalata hacia el alimento. Hay una zona de pH especialmente sensible, entre 4 y 4,5. Otros factores que favorecen el desestañado son el óxido de trimetilamina en conservas de pescado, los nitratos en conservas vegetales, ciertos pigmentos antociánicos de las frutas, etc. Por eso, alimentos susceptibles de provocar dicha corrosión deberían adquirirse en botes de hojalata barnizados interiormente con barnices plásticos termorresistentes o barnices óleo-resinosos que protejan la hojalata de la corrosión inducida por el alimento. En relación con las semiconservas, en ellas se han inactivado las formas vegetativas pero no las esporas de los géneros Bacillus y Clostridium, ni tampoco bacterias termorresistentes como los estreptococos. Por ello, estos alimentos deberán ser mantenidos en refrigeración por debajo de 10 ºC

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(máximo tres meses, dependiendo de la semiconserva), y a ser posible a temperaturas inferiores a 5 ºC (plazo máximo de conservación, seis meses).

8.1.5. Leche y productos lácteos La leche pasteurizada, la crema de leche, la mantequilla, los quesos blandos, semiduros y/o semiblandos y el yogur se mantendrán refrigerados entre 0 y 5 ºC en envases impermeables al vapor de agua. Envases rígidos y láminas plásticas realizadas a base de polietileno de alta densidad o poliestireno dan muy buenos resultados a fin de evitar una deshidratación superficial de los mismos durante su almacenamiento. En el caso de quesos duros, lo importante será utilizar un material de envasado que los proteja del enranciamiento y de la absorción de olores y aromas extraños. La leche de larga duración y los postres lácteos pasteurizados podrán almacenarse a temperatura ambiente en lugares secos y no calurosos.

8.1.6. Alimentos de cuarta gama Se trata de productos vegetales limpios, cortados, envasados y listos para su consumo. Los productos más empleados son lechugas, zanahorias, espinacas, puerros, frutas y apios, solos o en mezcla. La característica de estos alimentos es que ya están lavados, envasados y con el simple esfuerzo de abrir una bolsa y aliñar su contenido pueden ser consumidos directamente. Para aumentar la conservación de los mismos y su seguridad higiénica se introducen en bolsas plásticas cuya atmósfera interior se ha modificado al practicar un envasado con gases protectores. Al ser el envase el elemento más importante para asegurar la frescura del alimento y evitar su contaminación exterior, éste ha de estar intacto y en perfectas condiciones. Debido a ello, aquellos envases que parezcan estar llenos de aire, con cierta consistencia, que presenten fisuras o que presenten enmohecimiento sobre la totalidad o parte del alimento, deberán ser rechazados antes de proceder a su almacenamiento o consumo. El almacenamiento debe realizarse bajo refrigeración entre 4 y 5 ºC; una vez abierta la bolsa, como se pierden las condiciones de la atmósfera modificada, el contenido deberá


consumirse en el plazo de veinticuatro horas como máximo. Al tratarse de un producto para su consumo en crudo, han de extremarse las precauciones higiénicas durante las operaciones de aderezado.

• Protección mecánica. • Protección frente a la transferencia de materia. • Protección frente a la transferencia de energía. • Protección frente a los microorganismos presentes en la atmósfera.

8.2. Envasado y etiquetado de alimentos

8.2.1.1. Protección mecánica

Además de seguir unas adecuadas prácticas higiénicas durante la manipulación y conservación de los alimentos, es imprescindible que los alimentos se envasen de una forma correcta a fin de limitar la alteración de los mismos durante la distribución, comercialización, venta y posterior almacenamiento en tiendas, supermercados, grandes superficies, hogar, y cualquier otro establecimiento dedicado a la alimentación. El envase se convierte así en un instrumento esencial para evitar la alteración de un alimento al convertirse en una barrera que impide que los agentes externos causantes de alteración puedan incidir sobre el alimento y, en caso de que incidan, esta alteración sea mínima. Esta función de conservación puede ejercerla el envase desde un punto de vista tanto pasivo como activo. Se dice que un envase protege “pasivamente” al alimento cuando esta función de conservación es independiente de la técnica de preparación y conservación del alimento; es el caso, por ejemplo, de la protección ejercida por una hoja de aluminio en el envasado de café, al impedir que los aromas propios del mismo salgan al exterior y se pierda su calidad organoléptica. Por su parte, el envase puede ejercer una “protección activa” cuando esta función está estrechamente asociada a la propia tecnología de elaboración, como es el caso del sistema de envasado con eliminadores de oxígeno, donde el envase lleva incorporado un absorbente de oxígeno (azufre o hierro en polvo) que reacciona tanto con el oxígeno residual como con el entrante para formar óxido de hierro o azufre no tóxico.

8.2.1. Función de protección y conservación de la calidad alimentaria El envase puede proteger al alimento desde varios puntos de vista (Figura 5):

El envase protege frente a choques y tensiones procedentes del medio externo, capaces de quebrar o romper alimentos frágiles como huevos, productos de pastelería y confitería, alimentos de textura pastosa como mantequilla, patés, quesos, yogures y otros. También protege mecánicamente frente a insectos y roedores capaces de perforar envases como cartones, papeles y plásticos, mermando la calidad higiénica del alimento al introducirse en el interior de los mismos, sobre todo en climas cálidos y tropicales. En este sentido envases en papel o cartón son más resistentes al ataque de insectos que los de yute, pero menos que los de plástico, y dentro de estos los más resistentes a la penetración son los envases fabricados a base de plásticos de alta capacidad de barrera y los de metal. 8.2.1.2. Protección frente a la transferencia de materia La transferencia de materia puede producirse tanto desde el exterior hacia el interior del envase como en sentido inverso. Esta transferencia puede producirse en fase líquida, o más comúnmente en fase gaseosa bajo la forma de gases, vapores y otras sustancias volátiles, que pueden mermar la calidad higiénica y organoléptica. El tipo de envase a utilizar lo condicionarán las características del alimento y la composición gaseosa existente en el almacenamiento. Así, el envase puede actuar como barrera frente al oxígeno y el vapor de agua para la protección de productos sensibles al oxígeno, evitando el desarrollo de mohos o bacterias aerobios, frente a las reacciones de oxidación y enranciamiento o frente a la alteración de textura debida tanto a una deshidratación excesiva (caso de alimentos precocinados o alimentos con una alta actividad de agua) como en el caso contrario, un ablandamiento por rehidratación del alimento en una atmósfera con una humedad relativa superior a la del mismo. Ningún material de envasado de los

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Capítulo 2.20.


Figura 5. Función de protección y conservación de la calidad de un alimento ejercida por el envasado.

existentes hoy día en el mercado es completamente impermeable a esta transferencia de materia; no obstante, los botes fabricados en metal, así como los tarros de vidrio con cierre de rosca o en canilla, son los más resistentes al paso de gases. 8.2.1.3. Protección frente a la transferencia de energía Desde el exterior, a través del embalaje y hacia el alimento, pueden tener lugar dos tipos de transferencia de energía: energía radiante (en forma de luz ) y calor por radiación, convección y conducción. Los alimentos fotosensibles, al incidir sobre ellos la luz, inician reacciones fotoquímicas responsables, entre otras, de alteraciones de color, pérdidas de vitaminas, fotólisis de aminoácidos u oxidaciones de lípidos. Por tanto, aquellos alimentos susceptibles de sufrir estas alteraciones deberán envasarse en envases opacos o bien en envases que actúen a modo de filtro sobre las longitudes de onda nocivas, que suelen ser las de la luz ultravioleta. Es lo que sucede, por ejemplo, con las botellas de vidrio destinadas a contener aceite, zumos de fruta o cerveza. El vidrio, si tiene un espesor no demasiado grueso, deja pasar la mayor parte de la luz visible y ultravioleta incidente, lo que provocará en el aceite fenómenos de enranciamiento, en los zumos de frutas destrucción de vitamina C y en las cerve-

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zas reacciones de turbidez. Para evitar estas alteraciones, lo mejor es colorear el vidrio. El color requerido dependerá de la parte del espectro que se quiera eliminar. Lo más seguro será utilizar vidrio verde o ámbar, que excluyen prácticamente toda la radiación lumínica con longitudes de onda inferiores a 450 nm. Plásticos de bajo peso molecular, papel, cartón y vidrio con un espesor inferior a 4 mm de grosor transmiten tanto la luz visible como la ultravioleta; en cambio, los plásticos de alto grado de polimerización transmiten la visible pero absorben la ultravioleta. En cuanto al calor, la elección de un material de envasado dependerá de su capacidad aislante frente al frío y/o al calor. La capacidad aislante de un envase depende de su conductividad térmica y de su reflectividad. Materiales con baja conductividad, como por ejemplo papel, cartón o poliestireno, aíslan del calor transmitido por conducción, mientras que los materiales reflectantes, como metales o cloruro de polivinilo, aíslan del calor transmitido por radiación. 8.2.1.4. Protección frente a los microorganismos presentes en la atmósfera Uno de los papeles fundamentales del envase es evitar la recontaminación o contaminación excesiva del alimento por parte de los microorganismos existentes en el medio externo, al actuar co-


mo una verdadera barrera física que impida el paso de los microorganismos de la atmósfera hacia el alimento. Por otra parte, el envase puede ayudar a mantener la calidad higiénica de un alimento al limitar o impedir el paso de gases susceptibles de favorecer el desarrollo de los gérmenes presentes en el alimento. De esta forma, el envase se convierte en una herramienta muy útil a la hora de garantizar la calidad higiénica y microbiológica del alimento. Envases porosos como los de papel, cartón, madera o cerámicas, no serán nunca materiales de elección a la hora de envasar alimentos no estériles y con alta actividad de agua, como frutas, verduras, carnes y pescados frescos, ya que a través de los poros del envase pueden sumarse de forma masiva más microorganismos a los ya existentes de forma natural en estos alimentos. Además, al ser materiales con una alta permeabilidad al oxígeno, y a los gases y vapores en general, no se limitaría el crecimiento de bacterias aerobias y mohos responsables de la alteración de los alimentos. Estos alimentos necesitarán ser envasados en materiales que sean barrera no sólo frente a los microorganismos, sino también frente al oxígeno. El envasado al vacío o en atmósfera modificada alargará considerablemente la vida útil de estos alimentos, siempre que las condiciones gaseosas en el interior del envase se mantengan inalteradas. Igualmente, alimentos que tienen una microbiota específica, como el yogur, el queso y algunos embutidos, deberán ser envasados en materiales barrera frente a los microorganismos, ya que pueden ser contaminados sobre todo en el almacenamiento por gérmenes competitivos extraños susceptibles de sustituir a la microbiota original. Lo mismo puede decirse para los alimentos estériles, donde el envase, aparte de soportar las condiciones de esterilización, deberá presentar una impermeabilidad absoluta a todo tipo de gérmenes si se quiere seguir conservando su condición de conserva estéril durante la etapa de almacenamiento y hasta su consumo. Esto es asimismo válido para alimentos pasteurizados. En general, vidrio, metales y todo tipo de plásticos ejercen un buen papel de barrera frente a los microorganismos. Su elección dependerá del tipo de alimento a envasar y de su papel de barrera frente al oxígeno, el dióxido de carbono y el nitrógeno.

8.2.2. Función de información El embalaje de un alimento actúa como soporte de información a través de su etiquetado, donde se recogen -o deben recogerse- las informaciones relacionadas tanto con su contenido como con el continente. Cualquier envase destinado a contener alimentos debe indicar en su etiqueta una serie de puntos, que proporcionan a dicho alimento garantía de calidad al informar al consumidor acerca de su valor nutritivo, composición química, modo de empleo y conservación, etc. En la etiqueta de un alimento embalado, o bien impresas, grabadas o estampadas en el propio envase, deberán aparecer las siguientes informaciones: • Denominación de venta y estado físico o tratamiento al que ha sido sometido el alimento. • Calidad, cuando así lo requiera el alimento en cuestión. En el caso de frutas, verduras, carne y pescado fresco, su origen y, si así lo establecen sus normas específicas de calidad, deberá aparecer también su variedad, categoría comercial y calibre. • Lista de ingredientes, que deben ser enumerados en secuencia correspondiente a su importancia ponderal decreciente. • El contenido neto, que se expresa en peso para los alimentos sólidos y en volumen para los líquidos. En caso de alimentos sólidos que lleven líquido de cobertura, deberá figurar también el peso neto escurrido. • Las fechas de caducidad o consumo preferente, salvo para frutas y verduras frescas, vinagre, sal, azúcar y productos de panadería o repostería que se consuman en el día. • El nombre o razón social y la dirección del fabricante, del envasador o del distribuidor establecido dentro de la Unión Europea (UE). • El número de lote al que pertenece el producto, el cual será obligatorio para las conservas y semiconservas, alimentos congelados, alimentos esterilizados, etc. • El modo de empleo, así como la forma de conservación una vez abierto el envase, en caso de que la ausencia de dicha información pudiera inducir a error en la correcta manipulación del alimento. • El lugar de origen o procedencia, si son de fuera de la UE. En el caso de la UE, sólo se indicará si la ausencia de dicha indicación pueda inducir a confusión.

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Capítulo 2.20.


• El grado alcohólico, siempre que sea superior al 1,2% en volumen. • El etiquetado correcto debe agrupar, dentro del mismo campo visual, la denominación de venta, el número de lote, la cantidad neta y la fecha especificada, evitando la dispersión de los datos esenciales. Si los alimentos embalados están presentados dentro de otro sobreembalaje, y cuando éste no muestre el contenido, deberá presentar la misma información recogida en el preembalaje, así como el número de unidades preembaladas y su cantidad neta ponderal o volumétrica. En caso que sea transparente, esta información no es necesaria. Un etiquetado adecuado, además de informar correctamente, va a ejercer también una función de seducción importante a través de las impresiones, dibujos, etc., que aparecen en la etiquetas. A la hora de adquirir alimentos hay que intentar no dejarse llevar por envases atractivos y con un etiquetado seductor sin leer previamente la información nutricional recogida en el mismo.

8.2.3. Análisis detallado de etiquetas para la adquisición de alimentos en hospitales La interpretación de etiquetas y la realización de pruebas sencillas de detección de aditivos, para saber si están presentes y tener una idea aproximada de su cantidad, ha de ser en un futuro no muy lejano un parámetro más a tener en cuenta en restauración hospitalaria, a la hora de establecer los criterios de compra de alimentos. Esta cultura de lectura de las etiquetas, especialmente en cuanto a la presencia y composición de algunos aditivos, puede aportar una valiosísima información a la hora de diseñar dietas equilibradas desde el punto de vista nutricional y sanitario. Así, por ejemplo, a un paciente con dieta hiposódica se le podrían dar jamón de York, pechuga de pavo, etc., por su bajo contenido en sal, sin tener en cuenta que dichos fiambres pueden llevar nitrito sódico en cantidades importantes. Por la misma razón se puede estar saborizando una carne, pescado, arroz o una sopa con glutamato monosódico, y ofrecerla a este tipo de pacientes. Lo mismo sucede con los almidones usados como espesantes en muchos platos preparados o precocinados, que llegan a estar presentes en tal cantidad que parecen ser el ingrediente principal, como

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sucede con las salchichas tipo Frankfurt. Por razones económicas estos almidones no suelen proceder de patata sino de cereales, y esto es especialmente problemático en el caso de los celiacos. También se podría citar el caso de la repostería industrial, la cual, si bien es cierto que no está utilizando grasas animales y por tanto no debe contener colesterol y así lo declara en su etiqueta, puede estar utilizando grasas vegetales hidrogenadas con una alta proporción en isómeros trans, los cuales aumentan los niveles de colesterol sérico, y no tener en cuenta esta circunstancia a la hora de adquirir alimentos destinados a personas con enfermedades cardiacas. La declaración sobre la cantidad de isómeros trans de los ácidos grasos de un alimento debería aparecer en la etiqueta, ya sea en una lista independiente o formando parte de la lista de las grasas saturadas. Leer correctamente las etiquetas y extraer de ellas la información contenida con un criterio sanitario y objetivo puede resultar muy útil a la hora de planificar dietas adecuadas para cada tipo de enfermo.

9. Análisis de peligros y puntos de control críticos (APPCC) En España, tradicionalmente, el control de los alimentos se ha llevado a cabo mediante un sistema de inspección establecido por los propios Ayuntamientos, Comunidades Autónomas y el propio Gobierno central a través del Ministerio de Sanidad y Consumo o del organismo pertinente que en su momento tuviera competencias establecidas en materia de sanidad y alimentación. Este sistema de inspección, realizado por un individuo que visita un día y cada cierto tiempo una instalación relacionada con la producción, procesado, venta, etc., de alimentos presenta una serie de limitaciones: • Problemas relacionados con la forma de realizar la toma de muestras. • Problemas relacionados con el número de muestras apropiado, de forma que la información obtenida sea significativa respecto a la calidad del alimento inspeccionado. • Limitaciones temporales y económicas. • Sólo es capaz de identificar los efectos, sin controlar las causas. • Las decisiones que prevalecen a la hora de realizar una inspección son las del inspector, pudiendo éste pa-


sar por alto determinados riesgos, al subestimar requisitos importantes para la salud de los consumidores. Hoy día se ha implantado un nuevo sistema conocido con las siglas en español de APPCC (Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos) para el control de los riesgos microbiológicos, químicos y físicos inherentes a los alimentos, evitando las debilidades inherentes al enfoque de la inspección y el análisis tradicionales de alimentos. El Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos es un sistema de gestión que se centra en el control de todos aquellos factores claves que intervienen en la calidad y seguridad de un alimento a lo largo de toda la cadena alimentaria, y asegura que los alimentos producidos con él posean un alto grado de inocuidad, revirtiendo en unas relaciones coste/beneficio más favorables para la industria de la alimentación. Se trata de un sistema preventivo, en el cual la seguridad de los alimentos se dirige a través del análisis de peligros biológicos, químicos y físicos, desde la producción de materia prima, su obtención y manipulación, hasta la fabricación, distribución y consumo del alimento terminado.

9.1. Directrices para la aplicación de los principios del APPCC 9.1.1. Programas de requisitos La producción segura de alimentos requiere que el sistema APPCC se construya sobre una base sólida de programas de requisitos. Estos programas se han llevado a cabo tradicionalmente mediante la aplicación de las llamadas Buenas Prácticas de Fabricación (BPF), que proporcionan la base ambiental y de condiciones de operación necesarias para la producción de alimentos seguros y saludables. Muchas de estas condiciones y prácticas se especifican en regulaciones y directrices locales y estatales, siendo a menudo las propias industrias las que adoptan políticas y procedimientos específicos para sus operaciones.

9.1.2.Tareas preliminares Deben llevarse a cabo cinco tareas preeliminares antes de la aplicación de los principios del Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos a productos y procesos específicos:

• Constituir el equipo de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos. Ésta ha de ser la primera tarea a la hora de desarrollar un plan de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos. El equipo deberá ser multidisciplinario y con individuos dotados de conocimientos específicos en áreas tales como ingeniería, producción, higiene, garantía de la calidad y microbiología alimentaria. También se recomienda que expertos ajenos con conocimientos en procesos alimentarios participen en, o verifiquen, la totalidad del análisis de riesgos y el plan de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos. • Describir el alimento y su distribución. El equipo de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos debe realizar una descripción general del alimento, de los ingredientes y de los métodos de procesado. También deberá aportar información acerca del sistema y características de distribución, como por ejemplo si el alimento se distribuye congelado, refrigerado o a temperatura ambiente. • Describir el uso y los consumidores a los que se destina. • Desarrollar un diagrama de flujo que describa el proceso. El diagrama de flujo es un esquema donde se sintetizan de forma clara y simple todas las etapas implicadas en la obtención del alimento o que estén directamente bajo el control del establecimiento (Figura 6). Dicho esquema puede incluir pasos de la cadena alimentaria que se encuentren antes o después del procesado que ocurre en el establecimiento. Viene a ser como un plano donde se recogen, de forma precisa y completa, todas las etapas implicadas en cada proceso, desde los ingredientes, pasando por la transformación, la distribución, la venta detallista, hasta el manejo por el consumidor, de acuerdo con el ámbito de estudio.

9.1.3. Educación y entrenamiento El éxito de un sistema de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos depende de educar y entrenar tanto a la dirección como a los empleados en la importancia de su papel en la producción de alimentos seguros. Las actividades de entrenamiento deben incluir instrucciones de trabajo y procedimientos que perfilen las tareas de los empleados en el control de los peligros asociados a todas las etapas de la cadena alimentaria.

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Capítulo 2.20.


9.2. Principios generales de un APPCC Todo sistema de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos se basa en la aplicación de siete principios generales: 1. Identificar peligros y evaluar su gravedad y sus riesgos. El objetivo de este principio consiste en la identificación de todos los riesgos específicos asociados a la producción de alimentos en todas sus fases, evaluando la probabilidad de que se produzca este hecho e identificando las medidas preventivas para su control. Consiste en hacer una lista con todos los peligros biológicos, físicos y químicos que son de tal importancia que es probable que causen daños o enfermedad si no se controlan de forma eficaz. 2. Determinar puntos críticos de control. En esta fase se habrán de determinar las Fases/Procedimientos/ Puntos operacionales que pueden controlarse para eliminar riesgos o reducir al mínimo la probabilidad de que se produzcan (Punto Crítico de Control, o PCC). Por tanto, un PCC es una operación (práctica, procedimiento, localización o proceso) en el que es posible intervenir so- Figura 6. Diagrama de flujo aplicado a la elaboración de un plato caliente para consubre uno o más factores con el mo en el día en una cocina hospitalaria. PCC: punto de control crítico. fin de eliminar, evitar o minimizar un peligro. Si el control de dicha operación sirEl tipo y número de PCC es muy variable, dependienve para eliminar por completo el peligro se tratará de do del tipo de industria y de los productos que en ella un PCC1; si no se elimina por completo, pero el conse elaboren. La utilización de un árbol de decisión evitrol de dicha etapa minimiza el peligro, será un PCC2. tará la duplicación innecesaria de PCC.

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3. Establecer límites críticos. Un límite crítico es un valor máximo o mínimo al que un parámetro biológico, químico o físico debe controlarse en un PCC para prevenir, eliminar o reducir hasta un nivel aceptable la aparición de un peligro para la seguridad alimentaria. Los límites críticos deben basarse en factores tales como temperatura, tiempo, dimensiones físicas, humedad, pH, concentración de sal, actividad de agua, etc. Estos límites críticos deben basarse en datos científicos y en la medida de lo posible deben ser objetivos y medibles por cualquier procedimiento, debiendo huirse de todas aquellos límites subjetivos como limpieza macroscópica apreciable o similares. 4. Establecer procedimientos de vigilancia o supervisión. La vigilancia comprende la observación, la medición y/o el registro sistemático de factores de importancia para controlar el peligro. Los métodos de vigilancia elegidos deben servir para tomar medidas que permitan dominar toda situación en la que se haya perdido el control, tanto antes como en el curso de una operación. 5. Establecer medidas correctoras. Las medidas correctoras son aquellas medidas encaminadas a ajustar las condiciones de una fase del procesado de alimentos al diagrama de flujo original realizado, cuando se aprecia que dicha fase varía respecto a las condiciones iniciales prefijadas, o bien en el caso que se superen los límites críticos. Estas medidas deberán asegurar que el PCC vuelva a estar bajo control. 6. Establecer los procedimientos de verificación. La verificación se define como el empleo de información suplementaria y de pruebas apropiadas adicionales para cerciorarse de que el sistema de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos funciona según lo previsto. Un ejemplo de verificación se puede encontrar en el análisis microbiológico final del producto para determinar el grado de higiene del proceso, o el estudio de productos de suministradores específicos. 7. Documentación. El sistema de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos debe contar con la siguiente documentación:

• Documentación para el uso de material y equipos necesarios en el procesado. • Manual de Buenas Prácticas de Fabricación. • Documentación referente al Plan de Limpieza y Desinfección. • Documentación de las fichas de vigilancia. • Informes referentes a la verificación del sistema en todos sus aspectos. • Documentación referente a todos los informes periódicos. • Documentación acerca de los cursos de formación y motivación del personal. Hay que señalar que las modificaciones propuestas, así como las revisiones del sistema cuando los datos lo aconsejen, deberán estar también documentadas.

9.3. Beneficios e inconvenientes de un sistema de control El principal aspecto donde ayuda el Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos es en el procesado de alimentos seguros. Al ser un sistema que centra sus esfuerzos en áreas críticas del procesado, y en hacer que en éstas se reduzcan los riesgos de elaboración y venta de productos inseguros, sus costos son más baratos que los del clásico sistema de control de calidad, porque prevé en qué puntos de la cadena de producción el alimento puede contaminarse, y determina las medidas preventivas a adoptar para que los peligros no aparezcan, o, en el caso de que aparezcan, se minimicen sus efectos. Debido al carácter preventivo y a la rápida corrección de las desviaciones que puedan producirse, permite, dentro de la empresa, una aproximación hacia un sistema preventivo de garantía de la calidad, disminuyendo así la dependencia, en cuanto a seguridad del producto, de la inspección y análisis de los productos finales. No obstante, el sistema de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos presenta inconvenientes derivados fundamentalmente de una incorrecta aplicación de este sistema.

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Capítulo 2.20.


10. Resumen  Las alteraciones de los alimentos dan origen a productos inadecuados o indeseables para el consumo. Estas alteraciones pueden ser de orden físico, químico, biológico y microbiológico.  La principal causa notificada de enfermedades producidas por alimentos es de origen bacteriano. En Europa, la salmonelosis es la enfermedad transmitida por los alimentos más informada, y S. enteridits seguida de S. tiphymurium, los serotipos más frecuentes. Campylobacter constituye el segundo patógeno intestinal y el más común en algunos países. La intoxicación por Clostridium botulinum ha descendido en gran número de países, pero otros agentes patógenos como Listeria monocytogenes, E. coli 0157:H7 y Aeromonas spp. han adquirido protagonismo en los últimos años, aunque la incidencia es aún baja.  Los huevos o alimentos elaborados con huevo son responsables de una gran parte de brotes de toxiinfecciones alimentarias. En el hogar ocurre un alto porcentaje de los brotes transmitidos por los alimentos, y la temperatura (refrigeración, cocción, recalentamiento o mantenimiento de calor inadecuados) es uno de los factores que más contribuye.  Los virus constituyen un importante peligro biológico, pero la dificultad de detección por procedimientos rutinarios impide valorar la incidencia. El virus de la hepatitis A y los virus tipo Norwalk son los más comunes, y el agua y los moluscos crudos o poco cocinados son los principales alimentos implicados en la transmisión.  La conservación de los alimentos se basa en la aplicación de procesos que produzcan una inhibición o destrucción de los microorganismos, o una inhibición total o parcial de las reacciones químicas y enzimáticas. El tratamiento térmico y la irradiación producen una destrucción total o parcial de los microorganismos presentes y garantiza una seguridad alimentaria durante cierto periodo de tiempo. La inhibición de los microorganismos se obtiene mediante descenso de la temperatura, reducción de la aw, modificación de la atmósfera que rodea al alimento, reducción del pH, nivel de alcohol y adición de conservadores.

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 Los peligros de origen químico debidos al uso de aditivos, pesticidas, drogas veterinarias y otros agroquímicos, constituyen una preocupación importante en seguridad alimentaria si no se regulan correctamente o si se utilizan inadecuadamente. Los alimentos de origen vegetal presentan riesgos en algunos casos importantes para el consumidor. La identificación errónea de setas tóxicas es sin duda la principal causa de enfermedad y muerte en este grupo. En los alimentos de origen animal destaca en nuestra área la intoxicación por histamina y por biotoxinas presentes en moluscos bivalvos.  Un alimento sano puede contaminarse por causas muy diversas, siendo la manipulación descuidada o incorrecta, unida a una conservación inadecuada, las principales causas de contaminación en cocinas tanto colectivas como familiares. En restauración geriátrica, hospitalaria o infantil, debido a la propia naturaleza de las personas a las que va dirigida (enfermo, anciano y niño) deben extremarse al máximo las condiciones higiénicas durante la manipulación y conservación de alimentos. Por ello, para reducir la contaminación de los alimentos en restauración colectiva y hospitalaria, hay que adoptar una serie de medidas preventivas que van todas ellas dirigidas a controlar los focos causantes de contaminación durante la etapa de su manipulación.  Por otro lado, es necesario establecer unas normas básicas de higiene a la hora de adquirir y conservar temporalmente los alimentos antes de su preparación y consumo, ya que la calidad higiénica de un alimento puede verse mermada en la etapa correspondiente a la adquisición y almacenamiento previa al proceso de cocinado. Con frecuencia, a lo largo del almacenamiento puede provocarse la contaminación del alimento por microorganismos patógenos, bacterianos o fúngicos, que liberan toxinas susceptibles de provocar graves intoxicaciones alimentarias. Estas situaciones se dan con más frecuencia en alimentos que se almacenan sin envasar.  Además de seguir unas adecuadas normas de higiene durante la manipulación, conservación y


cocinado de los alimentos, es imprescindible que éstos se envasen de una forma correcta. El envase se convierte en un instrumento esencial para evitar la alteración y contaminación, al ser una barrera que impide que los agentes externos causantes de alteración puedan incidir sobre el alimento, y en caso de que incidan, hace que esta alteración sea mínima.  Por último, conviene señalar que el Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos se ha consolidado como un sistema preventivo muy eficaz para el control de los riesgos microbiológicos, químicos y físicos inherentes a los alimentos, a fin de garantizar la calidad higiénica y la seguridad alimentaria en cualquier punto de la cadena de producción, distribución, almacenamiento y venta

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Capítulo 2.20.


11. Bibliografía Bello Gutiérrez J. Ciencia y tecnología culinaria. Díaz de Santos. Madrid, 1998. Libro básico de consulta para iniciarse en las distintas técnicas de cocinado a fin de conocer las alteraciones que sufren los alimentos durante el proceso de cocción. Eley R. Intoxicaciones alimentarias de etiología microbiana. Editorial Acribia. Zaragoza, 1996. Libro que describe con gran claridad los microorganismos responsables de las infecciones e intoxicaciones alimentarias. Fehlhaber K, Janetschke P. Higiene veterinaria de los alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza, 1995. Libro de consulta que abarca los diferentes aspectos de la higiene de los alimentos e incluye una gran información sobre los alimentos de origen animal: higiene, procesado, alteraciones, defectos, enfermedades. Forsythe SJ, Hayes PR. Higiene de los alimentos, microbiología y HACCP, 2.ª ed. Editorial Acribia. Zaragoza, 2002. Manual que abarca los diferentes aspectos de la higiene de los alimentos. Frazier WC, Westhoff DC. Microbiología de los alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza, 2000. Libro clásico de microbiología de los alimentos, que incluye apartados importantes de métodos de conservación, contaminación y alteración de los diferentes grupos de alimentos de origen animal y vegetal. Hobbs BC, Roberts D. Higiene y toxicología de los alimentos, 3.ª ed. española. Editorial Acribia. Zaragoza, 1997. Manual de consulta donde se exponen los principios básicos de la higiene de los alimentos y las normas básicas de higiene en restauración colectiva. ICMSF, microorganismos de los alimentos. Características de los patógenos microbianos. Editorial Acribia. Zaragoza, 1998. Manual que desarrolla exhaustivamente los microorganismos patógenos presentes en los alimentos. Kinton R. Teoría del catering. Editorial Acribia. Zaragoza, 1995. Libro donde se exponen los principios básicos relacionados con la manipulación y preparación de alimentos destinados al catering en cocinas colectivas, tanto desde el punto de vista higiénico como tecnológico. Larrañaga IJ, Carballo JM, Rodríguez MM, Fernández JA. Control e higiene de los alimentos. Editorial McGraw-Hill. Madrid, 1998. Libro muy completo sobre los diferentes aspectos de la higiene y control de los alimentos. Mataix Verdú J. Nutrición y alimentación humana. I Nutrientes y alimentos. Editorial Ergon, 2002.

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Tratado de nutrición y alimentación en el que se detalla la composición y el valor nutritivo de los alimentos, así como algunos aspectos relacionados con la higiene de los mismos. Ordóñez JA, Cambero MI, Fernández L, García ML, García de Fernando G, De la Hoz L, Selgas MD. Tecnología de los alimentos. Volumen I: Componentes de los alimentos y procesos. Editorial Síntesis. Madrid, 1998. Tratado que realiza una buena y amplia exposición sobre los métodos de conservación de los alimentos. Pascual Anderson MR. Microbiología alimentaria. Metodología analítica para alimentos y bebidas. Díaz de Santos. Madrid, 1992. Manual que detalla los métodos aplicables para el recuento e identificación de mmicroorganismos en los alimentos. Real Decreto 2817/1983, de 13 de octubre, por el que se establece la reglamentación técnico-sanitaria de comedores colectivos. Boletín Oficial del Estado, 270: 30396. Madrid, 1983. Real Decreto 3484/2000, de 29 de diciembre, por el que se establecen las normas de higiene para la elaboración, distribución y comercio de comidas preparadas. Boletín Oficial del Estado, 11: 1435. Madrid, 2000. Riba Sicart M, Hernández Herrero M, Rodríguez Jerez JJ, Mora Ventura MT. Calidad higiénico-sanitaria de los alimentos servidos en comedores universitarios. Alimentaria 1997 Jul.-Ago.: 39-43. Revisión actual sobre la calidad higiénico-sanitaria de los alimentos servidos en los comedores universitarios españoles. World Health Organization. Surface decontamination of fruits and vegetables eaten raw: a review. Food Safety Issues. FOS/ 1998. Revisión reciente sobre los métodos y los efectos de la descontaminación superficial de frutas y verduras que se consumen crudas.


12. Enlaces web

 www.calidadalimentaria.com  www.seguridadalimentaria.com  www.FoodSafety.govpop  www.cne.isciii.es/ve/ve.htm  www.mdsg.umd.edu/Extension/HACCP  www.vm.cfsan.fda.gov/~lrd/haccp.html  www.eufic.org/sp/home/home.htm  www.analizacalidad.com

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2.21. Toxicología de los alimentos

Fernando Gil Hernández Antonio Francisco Hernández Jerez Antonio Pla Martínez

Capítulo 2.21. Toxicología de los alimentos

1. Introducción 2. La evaluación de la toxicidad en los alimentos 3. El fenómeno tóxico 3.1. Fase toxicocinética 3.2. Fase toxicodinámica 4. Sustancias tóxicas presentes de forma natural en los alimentos 4.1. Sustancias antinutritivas 4.2. Toxicidad natural de origen vegetal 4.3. Toxinas de origen animal 5. Tóxicos generados durante la preparación, procesado y almacenaje de los alimentos 5.1. Tóxicos piroorgánicos: hidrocarburos aromáticos policíclicos, aminas heterocíclicas y acroleína 5.2. Tóxicos derivados de la oxidación de grasas y aceites 5.3. Tóxicos derivados de reacciones con hidratos de carbono 5.4. Toxicidad derivada de la conservación de los alimentos 5.5. Toxicidad de los materiales en contacto con los alimentos 6. Aditivos 6.1. Consideraciones generales 6.2. Clasificación de los aditivos alimentarios 6.3. Conservantes 6.4. Edulcorantes sintéticos 6.5. Colorantes 6.6. Aromatizantes 6.7. Antioxidantes 6.8. Emulsificantes y estabilizantes 7. Sustancias tóxicas de origen fúngico 8. Sustancias tóxicas procedentes de la contaminación ambiental 8.1. Plaguicidas 8.2. Metales

8.3. Hidrocarburos clorados: bifenilos policlorados (PCB) y tetraclorodibenzodioxina (TCDD) 9. Residuos de medicamentos en alimentos 9.1. Antibióticos 9.2. Antitiroideos o tireostáticos 9.3. Sustancias anabolizantes o promotoras del crecimiento 9.4. Antiparasitarios 9.5. Agonistas β-adrenérgicos 9.6. Tranquilizantes 10.Resumen 11.Bibliografía 12.Enlaces web

Objetivos n Conocer los principales riesgos tóxicos de los alimentos y clasificar los tóxicos alimentarios en función de la fuente de origen y, eventualmente, de contaminación. n Identificar los estudios analíticos empleados en la evaluación de la toxicidad de los alimentos y los criterios de toxicidad más usados en Toxicología Alimentaria. n Poseer una visión global de todas aquellas sustancias de origen natural que pueden ejercer una acción tóxica en los alimentos, y muy especialmente de las sustancias antinutritivas y de los tóxicos naturales de origen animal y vegetal. n Conocer que se pueden generar compuestos tóxicos durante la preparación, procesado y almacenamiento de los alimentos, algunos de los cuales son cancerígenos y mutagénicos. n Describir los riesgos tóxicos inherentes a las categorías más importantes de aditivos alimentarios. Incidir especialmente en los conservantes. n Conocer y clasificar los plaguicidas más usuales. Plantear la problemática de la persistencia y liposolubilidad de algunos plaguicidas. Resumir sus principales acciones tóxicas. n Exponer diversos aspectos de interés relacionados con la contaminación por metales pesados en los alimentos (competencia con nutrientes o componentes, fuentes de exposición, mecanismos de acción tóxica y sintomatología clínica). n Identificar los aspectos tóxicos más relevantes respecto a los bifenilos policlorados y las dioxinas en alimentos. n Definir el concepto de “residuo medicamentoso” en alimentos. n Clasificar y proponer ejemplos de los principales grupos de medicamentos empleados en medicina veterinaria, comentando su utilización.

1. Introducción

L

a Toxicología podría definirse, en sentido amplio, como “la ciencia que estudia los tóxicos y las intoxicaciones”. Tóxico sería todo agente químico capaz de provocar una intoxicación, y la intoxicación el conjunto de alteraciones derivadas de la presencia de un tóxico en el organismo. En la actualidad, se tiende a utilizar el término xenobiótico, considerando como tal cualquier sustancia exógena o extraña al organismo con capacidad para producir un efecto nocivo. La Toxicología Alimentaria es una rama de la Toxicología que se ocupa específicamente de los problemas de toxicidad (aguda y a largo plazo) derivados de la presencia de sustancias tóxicas en los alimentos. Las grandes tragedias de origen tóxico en el siglo precedente han estado ligadas a la contaminación alimentaria. Muy recientemente han sucedido distintos episodios de contaminación alimentaria de gran trascendencia social (contaminación de piensos y productos cárnicos por dioxinas en Bélgica, contaminación del aceite de orujo por benzopireno en España, contaminación por acrilamida en alimentos sometidos a altas temperaturas). De hecho, la contaminación alimentaria por agentes tóxicos constituye uno de los problemas que más preocupan a las autoridades sanitarias en lo que se refiere a la salud pública. Desde el punto de vista de la toxicología alimentaria, la contaminación se circunscribe a la presencia de sustancias químicas (potencialmente tóxicas) en los alimentos que puedan ser responsables de efectos agudos, crónicos o cancerígenos en el consumidor. De acuerdo con ese planteamiento, los contaminantes alimentarios serían “todos aquellos compuestos o sustancias químicas que pueden estar presentes en la cadena alimentaria y que pueden ser potencialmente peligrosos para la salud”. El origen de estos contaminantes es muy variado (Figura 1): 1. Sustancias utilizadas en producción animal, como es el caso de hormonas, antibióticos, etc., que pueden aparecer finalmente en los productos destinados al consumo en cantidades suficientes como para suponer un peligro para la salud. 2. Sustancias utilizadas en producción agrícola. El caso más representativo es el de los plaguicidas, que, si bien constituyen una exigencia actual en las técnicas agrícolas, implican un riesgo para la salud cuando los residuos presentes en productos vegetales previamente tratados superan ciertos niveles de seguridad. 3. Contaminación natural. En la naturaleza existen muchas sustancias de carácter tóxico que pueden estar presentes en los alimentos y que son capaces de 735

Capítulo 2.21.

Toxicología de los alimentos

Figura 1. Causas de la contaminación alimentaria.

producir efectos perjudiciales para la salud. En algunos casos sus efectos tóxicos son consecuencia de que se alcancen concentraciones elevadas en comparación con las que normalmente existen en dichos alimentos. 4. Transformación de los alimentos. El proceso de elaboración, conservación y embalaje de los alimentos constituye una fuente importante de generación de sustancias tóxicas que permanecen en el alimento y pueden originar efectos nocivos en el consumidor. Es éste un tema de gran actualidad en la contaminación alimentaria. 5. Contaminación ambiental. Representa uno de los grandes problemas actuales en la contaminación alimentaria. La contaminación del aire, del suelo y de las aguas continentales y marinas es, sobre todo, una consecuencia de la actividad humana (industrial, agrícola o incluso doméstica) que, indirectamente, permite la incorporación de los contaminantes a plantas y animales que, por sí mismos o a través de sus productos derivados, pueden provocar efectos perjudiciales para la salud del consumidor. Se pueden distinguir dos grandes grupos de xenobióticos en Toxicología Alimentaria:

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a) Endógenos o propios del alimento. Sustancias que se encuentran presentes de modo natural en los alimentos. La toxicidad natural de los alimentos derivada de toxinas animales o vegetales, o la contaminación de los alimentos por micotoxinas, constituye un apartado importante de la Toxicología Alimentaria. b) Exógenos o ajenos al alimento. Se incluyen en este grupo diferentes compuestos: sustancias generadas durante el procesado, la preparación o el almacenamiento de los alimentos, donde destacan los tóxicos piroorgánicos originados por tratamientos térmicos intensos (ahumado, horneado, barbacoa, etc.), contaminantes ambientales (metales, plaguicidas), aquellos que resultan de una proliferación bacteriana o fúngica, así como los derivados de interacciones entre el agente xenobiótico y el organismo. Por otra parte, la industria alimentaria se ha visto obligada a incorporar determinadas sustancias a los alimentos que permitan mejorar la calidad de los mismos y que genéricamente se han denominado aditivos.

F. Gil Hernández | A.F. Hernández Jerez | A. Pla Martínez

2. La evaluación de la toxicidad en los alimentos Un aspecto esencial de la Toxicología moderna, que afecta de modo especial a la Toxicología Alimentaria, y más concretamente al campo de los aditivos, estriba en la delimitación de la seguridad en el uso de los mismos. La identificación del riesgo, definida como la probabilidad de que en determinadas condiciones el tóxico produzca un daño, constituye una parte muy importante de en esta disciplina. Lo mismo se puede decir del establecimiento de los límites de seguridad, definidos como aquellos límites de presencia o concentración que garantizan la certeza de que no se producirá ningún daño si el producto se utiliza en determinadas condiciones. Surge, así, la conexión con otra rama de la Toxicología, como es la Toxicología Experimental o Evaluación de la Toxicidad, cuyo objetivo es determinar el tipo y grado de toxicidad de un compuesto químico. Así, para el establecimiento de la concentración máxima permitida de un tóxico en un alimento se requiere la realización de los siguientes estudios toxicológicos: a) Toxicidad por administración única (toxicidad aguda). b) Toxicidad por administración repetida (toxicidad subaguda/subcrónica y crónica). c) Toxicidad retardada. d) Genotoxicidad (mutagénesis y teratogénesis). e) Carcinogénesis. Todos estos estudios determinan que la inclusión de una nueva sustancia en el mercado será lenta, pero de algún modo tratan de garantizar su inocuidad para la especie humana. En general, toda evaluación toxicológica consta de dos grandes etapas: a) Caracterización del xenobiótico de acuerdo con sus propiedades fisicoquímicas. b) Evaluación de la toxicidad propiamente dicha, la cual a su vez comprende: Determinación de la toxicidad aguda. Es de utilidad la “dosis letal para el 50%”, o DL50, que, aun cuando no permite prejuzgar los efectos de una administración repetida a dosis más bajas, constituye una base importante en el establecimiento de la dosis y vía de administración en los ensayos de toxicidad posteriores. Estudios toxicocinéticos. Se estudian la absorción, la distribución, la biotransformación (in-

cluyendo los posibles fenómenos de activación) y las vías de excreción, sobre especies animales que posean rutas de metabolización similares a las de la especie humana. Toxicidad a corto, medio y largo plazo, donde se estudian efectos sobre la reproducción, inmunológicos, efectos irritantes, alteraciones en el crecimiento y desarrollo, mutagénesis y carcinogénesis, etc. De los estudios anteriores se obtiene el NOAEL (No Observed Adverse Effect Level o dosis sin efecto adverso observable), que es un índice de toxicidad crónica a partir del cual se calculan la DDA o la IDA (dosis diaria admisible o ingesta diaria admisible). La DDA es el criterio básico en Toxicología Alimentaria. Se define como la dosis máxima diaria, expresada en mg/kg de peso corporal, que ingresada en el organismo durante toda la vida no produce efectos tóxicos en el consumidor. Representa por tanto un nivel de seguridad, de modo que, si no se supera la DDA, no van a aparecer efectos tóxicos (no cancerígenos). El establecimiento de las DDA se lleva a cabo por comités de expertos entre los que destaca el JECFA (Joint Expert Committee on Food and Agriculture, o Comité Conjunto de Expertos de la OMS y de la FAO). A partir de la DDA se puede fijar la concentración máxima de un tóxico dado que se puede permitir en un alimento (considerando el consumo medio del alimento y el peso estándar de un individuo adulto). Los agentes cancerígenos representan un caso especial, en el que no se pueden aplicar los mismos criterios a la hora de establecer niveles de seguridad. En primer lugar hay que distinguir los cancerígenos “no genotóxicos” y los “genotóxicos”. En el primer caso, aquellos que no afectan al material genético, se puede aplicar todo lo dicho para los agentes no cancerígenos, es decir la DDA como nivel de seguridad para el consumidor. Sin embargo, en los cancerígenos genotóxicos, llamados así por actuar directamente sobre el material genético, se considera que no hay dosis libre de riesgo y, por lo tanto, cualquier dosis por mínima que sea puede tener consecuencias a largo plazo sobre la salud del consumidor (tolerancia cero). Resulta evidente que la única manera de salvaguardar la salud del consumidor sería evitando la presencia de estos contaminantes en los alimentos, situación que, en la mayoría de los casos, resulta totalmente imposible.

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Capítulo 2.21.


En la práctica, para los agentes cancerígenos, se hace una evaluación del riesgo de acuerdo con el “peso de la evidencia” que implica su calificación como cancerígeno según las clasificaciones de organismos internacionales como la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) u otras como la EPA (Agencia Americana de Protección Ambiental), NTP (Programa Nacional de Toxicología de los EE UU), etc. Además, se utiliza un parámetro conocido como “factor pendiente de cáncer” (Cancer Slope Factor, CSF), que permite, asumiendo un riesgo determinado (por ejemplo, un exceso de riesgo de cáncer de 1/100.000), establecer las dosis diarias vitalicias de un cancerígeno que producirían ese incremento de riesgo de cáncer en los consumidores, a partir de las cuales se puede también hacer una estimación de las concentraciones “permisibles” de cancerígenos en el agua y los alimentos. Así, por ejemplo, para el arsénico, la EPA ha estimado que la ingestión de por vida de 1 μg/kg/día (alrededor de 50-100 μg/ día en un adulto) se asocia con un riesgo de cáncer de piel de aproximadamente el 0,1% (1/1.000). Esta dosis es equivalente a consumir durante toda la vida agua potable con una concentración de arsénico de 25-50 μg/l. Actualmente, la CMP (concentración máxima permisible) para el arsénico en agua potable es de 50 μg/l (BOE de 20 de septiembre de 1990). Puesto que hay una considerable incertidumbre en el proceso de evaluación del riesgo de cáncer, las estimaciones cuantitativas como la del ejemplo anterior son intencionadamente muy conservadoras. Por ello, el riesgo real inherente en la ingestión de las cantidades indicadas en el ejemplo sería probablemente menor de lo estimado, pero nunca mayor. En definitiva, también en el caso de los cancerígenos existe una metodología que permite, fijando un nivel de riesgo aceptable, establecer las concentraciones máximas permisibles en agua y alimentos.

3. El fenómeno tóxico La toxicidad es un fenómeno complejo en el que intervienen numerosos factores y donde se pueden distinguir dos grandes fases o procesos, cuyo fin último es la producción de efectos perjudiciales en el organismo diana, la fase toxicocinética y la fase toxicodinámica.

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3.1. Fase toxicocinética Corresponde al movimiento del tóxico en el organismo y comprende los procesos de absorción, distribución, metabolismo o biotransformación y eliminación. a) Absorción. Para llegar el tóxico al torrente sanguíneo, se ve obligado a atravesar las membranas biológicas que son estructuras lipófilas e hidrófobas, lo que condiciona que sean atravesadas fácilmente por sustancias liposolubles y difícilmente por las hidrosolubles o ionizadas. Entre los principales mecanismos de transferencia del tóxico a través de la membrana, está la filtración a través de los poros, el transporte activo en contra de un gradiente de concentración, la pinocitosis y, sin duda el más importante de ellos, la difusión pasiva a favor del gradiente de concentración (a ambos lados de la membrana). La velocidad de difusión de una sustancia a través de una membrana viene determinada por la ley de Fick, en la que intervienen, además del gradiente de concentración, la superficie de absorción y el espesor de la membrana, otros factores como tamaño o peso molecular, grado de división, forma cristalina o amorfa, grado de ionización y liposolubilidad. b) Distribución. Se puede definir como el paso del tóxico desde la sangre a los diferentes tejidos donde ejercerá su acción (tejidos diana) o bien donde se acumulará (órganos de depósito). En la sangre (y los tejidos) los tóxicos se unen a proteínas, generalmente a la albúmina, formando lo que se denomina “tóxico ligado”. Éste es inactivo, ya que posee un elevado peso molecular y, en consecuencia, no puede difundir a los tejidos ni ser excretado; tampoco podrá fijarse a sus receptores y producir los efectos tóxicos, de ahí que la intensidad del efecto tóxico dependa exclusivamente de la fracción de “tóxico libre”, estando condicionada de algún modo la intoxicación por la ecuación: Tóxico libre + proteína ⇔ tóxico ligado A medida que el tóxico libre va difundiendo a los tejidos para ejercer su acción, la fracción ligada irá cediendo más tóxico libre que será distribuido por el organismo. Las propiedades que rigen la distribución y fijación del tóxico en los diferentes tejidos son:


• Coeficiente de lipo/hidrosolubilidad. Los tóxicos liposolubles tienden a acumularse. • Afinidad a proteínas. • Fijación selectiva por afinidad química, por reacción con grupos tiólicos (arsénico), por participación en el metabolismo del calcio (plomo), etc. • Grado de ionización, que depende del pKa de la sustancia y del pH del medio. • Tipo de intoxicación. Por ejemplo, el plomo, en la intoxicación aguda, se fija en hígado y riñón, mientras que en la intoxicación crónica lo hace en médula ósea y faneras. c) Metabolismo. El metabolismo o biotransformación puede definirse como el conjunto de transformaciones que sufre un tóxico en el organismo cuyo objetivo final es la formación de un compuesto hidrosoluble, poco tóxico y fácilmente eliminable. Esto a veces no se consigue, y lo que ocurre es un proceso de bioactivación, originando un metabolito que es el verdadero responsable de la toxicidad. El conjunto de reacciones metabólicas se lleva a cabo, fundamentalmente, en el sistema microsomal hepático y se realiza en dos fases: • Fase I. Incluye las reacciones de oxidación, reducción e hidrólisis. Se trata de una fase de preparación del tóxico para sufrir las reacciones de la fase siguiente. La reacción más importante desde el punto de vista cuantitativo la constituye la oxidación. La mayor parte de las reacciones oxidativas están catalizadas por el sistema monooxigenasa (oxidasa de función mixta), con participación del citocromo P-450. • Fase II. Conjugación. Se define como la unión del tóxico, transformado en la fase I, con un compuesto endógeno dando lugar a un metabolito más hidrosoluble y, en consecuencia, fácilmente eliminable. d) Eliminación. La eliminación o excreción de las sustancias tóxicas o de sus productos de biotransformación puede hacerse por distintas vías: renal (orina), biliar-fecal (bilis-heces), pulmonar (aire espirado) y otras (sudor, saliva, leche, etc.). En general, la vía urinaria es la más importante.

3.2. Fase toxicodinámica Corresponde a la interacción del tóxico con los receptores específicos (proteínas, ácidos nucleicos, etc.), que se traduce en alteraciones bioquímicas,

fisiológicas y/o estructurales que finalmente se manifiestan como un conjunto de síntomas que conforman el cuadro clínico de la intoxicación. Se trata, por tanto, de los diferentes mecanismos de acción de los tóxicos, y entre ellos se pueden considerar los siguientes: • Alteración en la composición o fluidez de las membranas. • Generación de hipoxia. • Alteración de metabolitos esenciales. • Alteración de actividades enzimáticas. • Alteraciones del material genético. • Generación de intermediarios reactivos. Un aspecto interesante a considerar son los factores que modifican la toxicidad. La intensidad de toda reacción tóxica depende de una serie de circunstancias, entre las que destacan: a) Dosis, y por tanto, la concentración del tóxico libre y activo en el receptor. b) Capacidad del tóxico para atravesar las membranas biológicas y alcanzar a los receptores (liposolubilidad/hidrosolubilidad). c) Vía de entrada. d) Vía de eliminación. También son de gran importancia los factores individuales. A continuación se comentan algunos de particular trascendencia en toxicología alimentaria. Quizás el ejemplo más representativo lo constituya la edad. El niño presenta importantes diferencias toxicocinéticas en comparación con el adulto. Por ejemplo, el vaciamiento gástrico es más lento, la absorción intestinal es mayor al ser más permeable la mucosa, posee mayor proporción de agua y menor cantidad de albúmina, y la función renal es insuficiente, estando disminuidos los procesos de filtración y secreción. Por otra parte, los ancianos suelen presentar una hipoalbuminemia, lo que incrementa la proporción de tóxico libre en un 1530%, y se modifica el volumen de distribución, aumentando para los compuestos liposolubles ya que con la edad suele aumentar el tejido adiposo; disminuyen igualmente el flujo renal y la filtración glomerular. El metabolismo en el anciano, además, sufre un deterioro por disminución del citocromo P-450. Por ello, tanto los niños de corta edad como los ancianos son más susceptibles a los efectos de la mayoría de los tóxicos. Otro factor es la propia idiosincrasia, que constituye la diferente reacción individual a los xenobióticos, como consecuencia generalmente de

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factores genéticos que determinan una mayor sensibilidad a la agresión tóxica. Un ejemplo representativo lo constituye el favismo, que acontece en aquellas personas con déficit de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. Igualmente influyen los procesos patológicos. Por ejemplo, la insuficiencia hepática reduce la capacidad detoxificadora, la insuficiencia renal prolonga la vida media de eliminación, etc.

4. Sustancias tóxicas presentes de forma natural en los alimentos Algunos alimentos habituales de la dieta, además de nutrientes, contienen una cantidad variable de sustancias sin valor nutritivo o incluso nocivas para el organismo. Esto explicaría determinadas manifestaciones tóxicas que aparecen de forma endémica en ciertas regiones geográficas debido a unas particulares costumbres alimentarias, como es el caso del bocio endémico por ingestión de crucíferas. Las sustancias tóxicas presentes de forma natural en los alimentos se pueden clasificar en dos grandes grupos según su modo de acción: sustancias antinutritivas y sustancias con efecto tóxico propio.

4.1. Sustancias antinutritivas Son sustancias que, como su nombre indica, afectan la biodisponibilidad de nutrientes o el aprovechamiento digestivo de los mismos, disminuyendo la asimilación de proteínas, vitaminas o minerales. El aporte suplementario de éstos compensa el desequilibrio producido e impide el desarrollo de la patología.

4.1.1. Sustancias que impiden la asimilación de proteínas (inhibidores de proteasas) a) Factores antitripsina. Los factores antitripsina se encuentran en productos de origen tanto vegetal como animal. Los primeros están presentes en la soja, judías, guisantes, lentejas, ca-

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cahuetes, patata y batata. Como su nombre indica, inhiben la acción proteásica digestiva. El más conocido e importante es el inhibidor de tripsina que se encuentra en la soja, donde se han aislado hasta el momento seis sustancias inhibidoras. Las más conocidas son el inhibidor de Kunitz (21 kDa) y el de Bowman-Birk (20,4 kDa). Los factores antitripsina de origen animal están presentes en la clara de huevo (ovomucoide), la leche y el calostro. La función de éste último es impedir que las enzimas proteolíticas digestivas destruyan los anticuerpos que contiene y que confieran cierta inmunidad al recién nacido durante los primeros días de vida. Estos factores, al interferir la proteólisis digestiva, impiden la absorción de proteínas, por lo que el efecto a largo plazo es una disminución del crecimiento. Numerosos estudios han puesto de manifiesto que estos inhibidores de la proteólisis pueden ocasionar una hipertrofia pancreática, con aumento de su actividad proteolítica pero con actividades amilasa y lipasa inalteradas. Esta hipertrofia pancreática varía de unas especies animales a otras, siendo el hombre una especie con baja respuesta. Tanto las proteínas no asimiladas en el tubo digestivo como la estimulación de la secreción pancreática determinan una excesiva eliminación de nitrógeno por las heces. Al ser estos factores termolábiles, los procesos térmicos culinarios desnaturalizan el carácter proteico de los mismos y consiguientemente su efecto inhibidor, por lo que en condiciones normales no suelen producir efecto alguno. No obstante, suele quedar un valor residual de inhibidor del 5 al 20%, cuya significación toxicológica es aún desconocida. b) Anticarbohidratasas. Son muy abundantes en los productos vegetales. Algunos de ellos (los que actúan contra la celulasa o pectinasa) tienen poco interés en nutrición humana; en cambio, las antiamilasas o antiinvertasas sí pueden ocasionar problemas nutricionales. Estos inhibidores, a diferencia de los anteriores, son bastante termoestables, por lo que resisten ciertos tratamientos térmicos. Las leguminosas y el trigo contienen inhibidores de las amilasas, muy activos sobre las enzimas digestivas, mientras que la patata y el maíz poseen inhibidores de las invertasas. En el caso particular de los plátanos verdes y el mango, productos que se consumen crudos, las antiamilasas no son destruidas fácilmente.


4.1.2. Inactivadores de vitaminas o “antivitaminas” Entre ellas merecen especial mención: a) Antitiaminas (anti-B1). Son compuestos que hidrolizan la molécula de tiamina. Uno de ellos es de naturaleza proteica y termolábil (tiaminasa I), y se encuentra en las vísceras y carne de numerosos animales acuáticos, como peces, crustáceos, moluscos y celentéreos. El consumo frecuente de los mismos en estado crudo puede dar lugar a la aparición de síntomas de deficiencia de vitamina B1, como parálisis y perturbaciones neurológicas. Otros factores antitiamina conforman un grupo heterogéneo de sustancias de bajo peso molecular, termoestables, entre los que destaca en nutrición humana el ácido cafeico, por lo que después de la ingestión de café se produce un descenso de la excreción urinaria de tiamina. b) Avidina. Es una glicoproteína termolábil presente en la clara del huevo. Es capaz de atrapar dos moléculas de biotina, impidiendo así su absorción. Se inactiva por ebullición durante varios minutos, por lo que un consumo importante de huevos crudos o pasados por aguda podría determinar una situación de cierta deficiencia. c) Ácido ascórbico oxidasa. Es una enzima que cataliza la oxidación del ácido ascórbico. Se encuentra en la pulpa de las cucurbitáceas (calabazas, pepinos, melones), col, zanahoria, tomate, etc. Su actividad se pierde rápidamente por la temperatura. Su temperatura óptima se sitúa entre 15 y 30 ºC, por lo que si no se conservan los vegetales en frigorífico pierden su contenido en vitamina C en unas pocas horas.

4.1.3. Sustancias que impiden la utilización digestiva y metabólica de minerales 4.1.3.1. Sustancias que interfieren el metabolismo de cationes a) Ácido oxálico. Está presente en numerosas plantas tanto en forma libre como de sales, solubles (sódicas o potásicas) o insolubles (cálcicas). Desde el punto de vista nutricional el problema que plantea el ácido oxálico es el de la disponibilidad de calcio en los alimentos. Dicha dispo-

nibilidad viene determinada por la relación ácido oxálico/calcio (g/kg), siendo ésta especialmente desfavorable en los siguientes alimentos: ruibarbo (1/0,04), espinacas (1/0,1), patatas (1/0,2), y té (1/0,4). Los alimentos que contengan una relación superior a 2,25 constituyen una mala fuente de calcio e incluso pueden considerarse descalcificantes. El umbral de toxicidad del ácido oxálico es bastante bajo, por lo que su margen de seguridad es limitado. El efecto antinutritivo puede ser nefasto durante los periodos en los que el aporte de calcio es especialmente crítico (lactancia, crecimiento). Además de interferir la asimilación de calcio, el ácido oxálico posibilita la formación de cálculos renales por precipitar cristales de oxalato cálcico en el túbulo renal. b) Ácido fítico. Se trata del éster hexafosfórico del ciclohexanol, capaz de formar sales al interaccionar con diversos metales. Si éstos son alcalinos las sales son solubles, pero si interacciona con metales divalentes da lugar a sales insolubles. La relación estequiométrica es: 1 g de ácido fítico secuestra 1 g de calcio. El ácido fítico se encuentra en los cereales, leguminosas y oleaginosas, en una proporción de 2 a 5 g/kg. Estos alimentos presentan también una enzima (fosfatasa) denominada fitasa, que hidroliza el ácido fítico liberando inositol y ácido fosfórico. Esta hidrólisis se puede producir igualmente por efecto de ácidos y calor. Sin embargo, la cocción inhibe rápidamente la enzima e impide la hidrólisis. El ácido fítico aumenta la pérdida de calcio por las heces y contribuye a la descalcificación del organismo, incluso con un aporte normal de calcio y vitamina D. El ácido fítico también puede reducir la utilización digestiva de otros oligoelementos (cobre, zinc, magnesio, hierro). Se han descrito casos de retraso en el crecimiento y la maduración sexual en niños cuya dieta se basaba fundamentalmente en la ingesta de pan integral total. 4.1.3.2. Sustancias antitiroideas Determinadas regiones del mundo presentan bocio de forma endémica. La etiología del mismo es multifactorial. Entre los factores causales destacan un aporte insuficiente de yodo en la dieta y el consumo de cantidades importantes de crucíferas, que contienen una serie de sustancias capaces de interferir la captación o asimilación del yodo por parte del tiroides.

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Ciertos vegetales comestibles, como rutabaga, nabo, col, mostaza, coliflor, coles de Bruselas, escarola, lombarda, kale, brécol, zanahoria y espinacas, poseen tioglucósidos (glucobrasicina, progoitrina, etc.) que actúan como sustancias bociógenas al impedir la síntesis de hormona tiroidea. Estos tioglucósidos, al ser atacados por una enzima presente también en los mismos vegetales (tioglucosidasa o mirosinasa), liberan isotiocianatos, tiocianatos y tiooxazolidinas, que son las correspondientes agluconas activas. Dicha enzima se destruye por calentamiento (90 ºC durante 15 min), aunque las bacterias intestinales son igualmente capaces de liberar los principios activos. Por otro lado, numerosas plantas y frutos, como la tapioca y mandioca (extractos de cassava, Manihott utilissima), muy utilizados en algunos países centroafricanos como fuente de alimento humano, contienen glucósidos cianógenos (linamarina) que, por acción de la β-glucosidasa presente en el vegetal, liberan cianuro, el cual es posteriormente metabolizado en el organismo a tiocianato, responsable finalmente de la actividad antitiroidea. Otros frutos consumidos por el hombre occidental presentan también glucósidos cianógenos; entre ellos destacan las almendras amargas (que contienen amigdalina) y la nuez de melocotones o albaricoques (prunasina), aunque sus riesgos tóxicos son bajos. Algunos pigmentos de origen vegetal, como antocianos o flavonas, contienen polifenoles capaces de interferir también con la fijación de yodo sobre las hormonas tiroideas, aunque en este caso un aporte suplementario del mismo en la dieta compensa el déficit. 4.1.3.3. Sustancias con actividad polivalente Estas sustancias impiden ligeramente la absorción de sales minerales. Existen dos grandes grupos: a) Fibras. Las fibras son constituyentes hidrocarbonados de estructura polimérica presentes en los alimentos de origen vegetal. Pueden ser solubles, como las gomas, mucílagos y pectinas, o insolubles, como lignina, celulosa y hemicelulosa. A pesar de que éstas últimas presentan algunos efectos indeseables, como una disminución de la biodisponibilidad de minerales (calcio, hierro, zinc y cobre) o una mayor pérdida endógena de grasas y proteínas, su función nutricional es notable, pues ejercen un papel protector frente al cáncer de colon, limitando la transformación de algunos ácidos biliares en derivados cancerígenos por parte de las bacterias digestivas.

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b) Taninos. Están presentes en cacao, bananas, habas, sorgo, café y té negro. Además se usan como aditivos en enología y en la industria conservera. Son capaces de formar complejos con proteínas, lo que determina un aumento de la excreción fecal de nitrógeno de origen endógeno. Otros efectos antinutritivos derivan de su capacidad de asociarse a iones di y trivalentes (hierro, plomo y metales pesados) y a la de disminuir la disponibilidad de vitaminas B1, B12 y A.

4.2.Toxicidad natural de origen vegetal Existen diversos vegetales que contienen productos que pueden resultar nocivos para la especie humana, sobre todo en aquellos casos en que se consuman en exceso o cuando, como consecuencia de hábitos alimenticios o alteraciones genéticas, determinados consumidores puedan ser más susceptibles. A continuación se estudian los más importantes.

4.2.1. Glucósidos tóxicos: favismo En este caso, además de la existencia de un xenobiótico, existe una predisposición genética del individuo. La ingestión de habas, en sujetos con déficit congénito de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PDH), origina una crisis hemolítica. Este fenómeno está ocasionado por dos agluconas pirimidínicas (isouramilo y divicina) que se encuentran en las habas en forma de glucósidos (convicina y vicina, respectivamente). La sintomatología incluye cansancio, palidez, fiebre y alteraciones respiratorias. Las pirimidinas se oxidan fácilmente a quinonas en un medio oxigenado como la sangre. En esta reacción se generan radicales libres oxigenados (Reactive Oxygen Species, ROS) que son neutralizados por el glutatión reducido (GSH) existente dentro de los eritrocitos. Al disminuir las reservas de GSH éste es regenerado por medio de la enzima glutatión reductasa, la cual utiliza NADPH como cofactor. La principal fuente del mismo es la vía de las pentosas, gracias a la reacción catalizada por la G6PDH. Por tanto, los individuos con deficiencia genética de G6PDH no pueden neutralizar los radicales libres de oxígeno, los cuales terminan atacando la membrana de los eritrocitos, haciéndolos más frágiles y facilitando la hemólisis.


4.2.2. Aminoácidos tóxicos: latirismo El latirismo es una enfermedad grave de tipo neurológico que afecta a la médula espinal y que origina mialgias e incluso parálisis permanente de los miembros inferiores. Se produce por la ingestión continuada de una leguminosa, la almorta o guija (Lathyrus sativus). Esta planta presenta pocas exigencias para su cultivo, el cual se realiza en muchos países de Asia y norte de África junto con el trigo. Cuando la lluvia es abundante, el trigo se desarrolla bien y no la almorta, pero cuando es escasa se pueden cosechar cantidades apreciables de dicha leguminosa, por lo que los episodios tóxicos suelen ocurrir en épocas de sequía relativa y escasez alimenticia. En España ocurrió un grave brote de latirismo tras la guerra civil, como consecuencia de un consumo excesivo de almorta ante la escasez de otros cereales (trigo y maíz) y leguminosas. Desde el punto de vista nutricional, posee una proteína de mala calidad, dada su escasa proporción en aminoácidos importantes como cisteína, metionina y triptófano. Se desconocen los agentes etiológicos de la enfermedad, aunque parecen estar implicados unos compuestos neurotóxicos no bien definidos denominados latirógenos, entre los que se encuentran diversos ácidos diaminobutíricos, ácido diaminopropiónico (ácido 3 N-oxalil-1-2-3 diaminopropiónico), oxalilaminoalanina y β-cianoalanina. Estos aminoácidos inducen síntomas de neurotoxicidad en individuos jóvenes, mientras que los adultos sólo los desarrollan en casos de desnutrición, circunstancia que hace más permeable la barrera hematoencefálica, lo cual favorece la entrada de estos aminoácidos tóxicos en el sistema nervioso central.

4.2.3. Hemaglutininas Existen determinadas proteínas vegetales capaces de aglutinar hematíes in vitro y que se conocen con el nombre de fitohemaglutininas (fitoaglutininas o lectinas). Entre estos vegetales se encuentran las semillas de ricino, de la familia de euforbiáceas (contienen ricina), soja, cacahuete, y determinadas variedades de judías (Phaseolus vulgaris). Las citadas semillas contienen fitohemaglutinina A, faseolotoxina, hemaglutinina y concanavalina A, y la judía negra contiene faseolotoxina A, que es altamente tóxica. Estas sustancias tienen una gran afinidad por los residuos glu-

cídicos presentes en la membrana de los eritrocitos y enterocitos. En este último caso se produce una lesión de las microvellosidades intestinales, cuya intensidad depende de la concentración y actividad de las lectinas presentes en el alimento. Estas lesiones favorecen la proliferación de bacterias. Las lectinas también producen una inhibición de las disacaridasas del glucocálix. Los efectos sobre el crecimiento obedecen a que disminuyen la utilización de nitrógeno, vitamina B12 y energía de la dieta. La toxicidad de las diferentes hemaglutininas depende de su mayor o menor inactivación por pepsinas y otras enzimas proteolíticas presentes en los jugos digestivos. Las proteínas tóxicas de las judías se destruyen tras 15 minutos de cocción, lo que las hace perfectamente comestibles.

4.2.4. Otros tóxicos de origen vegetal a) Pseudoalcaloides. Entre ellos destacan la solanina y las xantinas. • Solanina. Es un glucoalcaloide que se encuentra en la piel de la patata (Solanum tuberosum), de donde toma su nombre, en concentraciones inferiores a 50 mg/kg. Su contenido depende de la variedad de patata; sin embargo, se multiplica por cinco en los brotes verdes que aparecen cuando las patatas no se almacenan en la oscuridad. La solanina es un inhibidor de la acetilcolinesterasa, dando lugar a manifestaciones tóxicas digestivas, respiratorias y musculares; además es teratógena en animales. Habría que consumir 1 kg de este tipo de patatas para alcanzar los 200 mg de solanina que producen los síntomas iniciales de la intoxicación. La solanina no se destruye al cocer la patata, sino que se solubiliza en el agua de cocción, provocando efectos tóxicos en el caso de que se aproveche esta agua. Se han descrito intoxicaciones que podrían haber sido mortales en niños pequeños (no en adultos) durante la preparación de sopas u otros alimentos infantiles en los cuales se aprovechaba el agua de cocción. • Xantinas (teofilina, teobromina y cafeína). En general, se han relacionado con enfermedades cardiovasculares debido a su efecto simpaticomimético. Además, son estimulantes del sistema nervioso central. El consumo excesivo de cafeína puede ocasionar nerviosismo, irritabilidad, arritmias cardiacas y úlcera péptica, ya que la cafeína aumenta la secreción gástrica.

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b) Aminas biógenas. Muchos alimentos vegetales y animales (queso, chocolate, vinos) contienen aminas biológicamente activas. Los plátanos, avellanas y tomates contienen grandes cantidades de serotonina, mientras que diversos vinos contienen cantidades significativas de tiramina; ambas aminas son vasoactivas, de manera que pueden desencadenar hipertensión arterial. En condiciones normales gran parte de la tiramina es destruida en el intestino por acción de la MAO (monoamino oxidasa), y la fracción absorbida es contrarrestada por los mecanismos reguladores de la presión arterial. Sólo existe riesgo si se ingieren simultáneamente inhibidores de la MAO, como por ejemplo determinados fármacos antidepresivos y antihipertensivos, en cuyo caso pueden aparecer crisis hipertensivas. c) Glicirricina. Es una sustancia aromatizante y edulcorante, muy utilizada en bebidas refrescantes, caramelos y confitería. Se encuentra en el extracto de regaliz (Glycyrrhice glabra) y contiene como principio activo el ácido glicirrético. Su aglucona presenta actividad de tipo corticosterona, por lo que origina efectos hipertensivos asociados a polidipsia, hipopotasemia e incremento de la retención de sodio y agua. d) Fitoestrógenos. Se incluyen aquí las isoflavonas (genisteína y daidzeína, que se encuentran en algunos aceites vegetales), la zearalenona (micotoxina presente en cereales contaminados por mohos del género Fusarium) y las cumarinas (cumestrol presente en la alfalfa). Se han descrito casos de infertilidad en animales que consumían pastos ricos en fitoestrógenos. Numerosos compuestos de este tipo están presentes en la alimentación humana, en zanahorias, patatas, ajos, manzanas, cerezas, así como en aceites esenciales de anís e hinojo. El consumo normal de los mismos no representa un peligro para el equilibrio hormonal debido a la baja concentración en que se encuentran y a su limitada actividad estrogénica. e) Sustancias con posible efecto carcinogénico. Entre las principales sustancias de origen natural con potencial mutagénico y carcinogénico se encuentran las siguientes: hidrazinas (productos de hidrólisis de la giromitrina y agaritina, sustancias presentes en determinados tipos de setas comestibles), metilazoximetanol (aglucona de la cicasina, glucósido presente en la nuez de Cycas, planta tropical que se utiliza como fuente alimentaria en periodos de escasez); sustancias fotosensibi-

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lizantes (furocumarinas, presentes en plantas de la familia de las umbelíferas, que al metabolizarse generan radicales libres oxigenados); safrol y estragol (presentes en aceites esenciales y utilizados como aromatizantes), etc. f) Hongos superiores (macromicetos). Los síntomas de la intoxicación por setas pueden manifestarse de dos formas: inmediatamente después de su ingestión o tras un periodo de unas 10 h. En el primer caso, los efectos observados no son graves y consisten generalmente en gastroenteritis, especialmente cuando las setas se comen crudas. Las setas que realmente plantean problemas de toxicidad son las que presentan un retraso de unas 10 h en la aparición de los efectos tóxicos. Destacan tres especies: Amanita phalloides, Gyromitra y Cortinarius. La primera de ellas contiene phallotoxinas y amatoxinas, que son péptidos cíclicos capaces de lesionar las membranas celulares e inhibir la síntesis de proteínas, respectivamente. Otras setas producen unos efectos muy particulares: Amanita muscaria, que contiene muscarina, sustancia capaz de estimular el sistema parasimpático; Psylocybe mexicana, que contiene psilocibina, con importante actividad alucinógena; Cortinarius orellana, cuya toxina denominada orellanina produce una nefropatía tóxica tras un periodo de latencia de 3 a 17 días después de su ingestión.

4.3.Toxinas de origen animal Las toxinas de origen animal que con mayor frecuencia pueden ocasionar problemas tóxicos son las de animales marinos. Sin embargo, conviene no olvidar que en el hígado de determinados animales terrestres pueden existir una serie de sustancias (no propiamente toxinas) que pueden originar cierta toxicidad. Entre ellas destacan algunos ácidos biliares, como el ácido cólico, el desoxicólico y el taurocólico, presentes en hígado de ganado vacuno, ovino, conejos e incluso de osos, consumido por chinos y japoneses, y cuyos ácidos biliares ejercen cierto efecto depresor del sistema nervioso central. Sin embargo, los hígados que se consumen en el mundo occidental no contienen cantidad suficiente de ácidos biliares como para resultar tóxicos. No obstante, experimentalmente pueden promover la formación de cáncer de intestino.


Las principales toxinas de animales marinos son las siguientes: a) Saxitoxina. Sustancia tóxica de carácter polipeptídico producida por diversos dinoflagelados, entre los que destacan los de los géneros Gymnodinium, Glenodinium, Pyrodinium y, sobre todo, Gonyaulax. Bajo determinadas condiciones climáticas (lluvias abundantes o elevada temperatura ambiente) se desarrollan cantidades importantes de estos dinoflagelados, que son capaces de colorear las aguas marinas de rojo, originando las llamadas “mareas rojas” que duran entre 2 y 3 semanas. La toxina se acumula en el hepatopáncreas de los moluscos bivalvos (mejillones, almejas, ostras) sin causar efectos nocivos sobre ellos, y estos moluscos la excretan unas tres semanas después. La toxina es estable y permanece en los tejidos de los moluscos, no destruyéndose por la cocción. Tampoco desaparece con el lavado. Al ser consumidas por el hombre pueden originar la intoxicación paralítica por bivalvos (PSP), cuya sintomatología aparece a los 15 a 180 minutos tras su ingestión, produciendo insensibilidad de labios, manos y pies, seguida de dificultad para caminar y vómitos, pudiendo llegar a parálisis de las extremidades e incluso de músculos del tronco y respiratorios. Puede conducir a la muerte en un 8,5% de los casos. b) Tetrodotoxina. Es un polipéptido producido de forma natural por diversas especies de peces (Tetraodontida, Diodontida, Lagocephalus), localizados en los mares de Japón, China y la costa pacífica de los Estados Unidos. La tetrodotoxina (llamada también fugutoxina ya que constituye el veneno del pez globo, puffer o fugu, que es el nombre que recibe en Japón, donde es muy apreciado), se localiza preferentemente en los ovarios, huevos e hígado, es decir lo que habitualmente se comercializa como huevas, por lo que el máximo riesgo tóxico lo presentan las hembras durante el periodo de desove (10 g de huevas pueden producir una intoxicación mortal en el hombre). La mayor concentración de toxina tiene lugar en invierno, que es cuando los peces presentan el mejor sabor. Los aspectos más placenteros de la ingestión de pez globo consisten en una ligera insensibilidad de labios y lengua y una sensación de calor, signos claros de una intoxicación leve por tetrodotoxina. La intoxicación ocasiona la muerte de unas 100 personas al año en Japón y la sintomatología que

produce es similar a la descrita para la saxitoxina. Consta de cuatro fases: 1ª, insensibilidad de labios, lengua y dedos, náuseas, vómitos, ansiedad; 2ª, parálisis muscular de extremidades; 3ª, ataxia seguida de parálisis, y 4ª, pérdida de conciencia y posible muerte por parálisis respiratoria. El mecanismo de acción es similar al de la saxitoxina y consiste en la inhibición de los canales de sodio, bloqueando la transmisión del impulso nervioso. c) Ciguatoxina. Existen más de cuatrocientas especies de pescado tropical y subtropical del océano Pacífico y mar Caribe (mares cálidos) que la contienen, entre las que destacan barracudas, tiburones, meros, anguilas, peces loro, etc. Se han aislado varias toxinas que difieren en su estructura, propiedades fisicoquímicas y peso molecular. Aparecen por biotransformación en el pescado de toxinas menos polares (gambiertoxinas) producidas por Gambierdiscus toxicus, un dinoflagelado marino que vive en macroalgas, normalmente fijado a corales muertos. Las ciguatoxinas propiamente dichas se acumulan en la carne de los pescados anteriormente mencionados (la mayoría de los peces ciguaterotóxicos son habitantes de los fondos marinos), por lo que tanto ellas como sus metabolitos se concentran en la cadena alimentaria cuando los peces carnívoros se alimentan de pequeños peces herbívoros. El ser humano está expuesto al final de la cadena alimentaria. Las ciguatoxinas se hacen más polares a medida que sufren metabolismo oxidativo y se acumulan en la cadena alimentaria. Originan un bloqueo de la transmisión neuromuscular similar al que provocan las sustancias curarizantes, debido a su efecto inhibidor de colinesterasas. La intoxicación (conocida con el nombre de ciguatera) se caracteriza por trastornos gastrointestinales, neurológicos y cardiovasculares. Comienza con temblor de labios, lengua y garganta, seguidos de insensibilidad en esas zonas. Aparecen también náuseas, vómitos, contracciones abdominales, diarrea, fiebre, dolor muscular y debilidad que dificulta o impide la marcha. En casos de toxicidad grave puede aparecer parálisis, coma y muerte. Los síntomas persisten meses o años, pudiendo recurrir periódicamente. d) Escombrotoxina o pescados escombrotóxicos (intoxicación escombroide). La mayoría de las intoxicaciones por pescado se han atribuido a la descomposición del mismo como

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consecuencia del mal almacenamiento. Generalmente ocurre en especies de Scombridae (atunes) y otras (sardinas, arenques y anchoas). Los síntomas aparecen a las dos horas de ingerir el pescado contaminado y se desarrollan durante 16 h. Son raros los casos mortales. La intoxicación cursa con afectación gastrointestinal (náuseas, vómitos, dolor abdominal, diarrea), síntomas neurológicos y síntomas cutáneos de tipo urticarial, que recuerdan las reacciones alérgicas producidas por la histamina. Esto ha planteado la hipótesis de que la intoxicación escombroide obedezca realmente a la histamina generada como consecuencia de la descarboxilación bacteriana del aminoácido histidina. Sin embargo, la histamina es relativamente poco tóxica por vía oral, por lo que es posible que otras sustancias generadas también durante la descomposición del pescado (diaminas del tipo putrescina y cadaverina) puedan ser igualmente responsables de la intoxicación.

5.Tóxicos generados durante la preparación, procesado y almacenaje de los alimentos 5.1.Tóxicos piroorgánicos: hidrocarburos aromáticos policíclicos, aminas heterocíclicas y acroleína Los hidrocarburos aromáticos policíclicos conforman una familia de varios centenares de compuestos químicos caracterizados por la fusión de 3 a 6 anillos bencénicos. Se sintetizan rápidamente a temperaturas elevadas a partir de moléculas de 2 y 4 átomos de carbono, como radicales etileno y butadieno. Los hidrocarburos policíclicos están muy difundidos en el medio ambiente. Todos los procesos de combustión de la materia orgánica (madera, derivados del petróleo, etc.) liberan hidrocarburos policíclicos, que se dispersan por la atmósfera para posteriormente caer al suelo donde contaminan especialmente a los vegetales de hoja ancha. La presencia de hidrocarburos policíclicos en aceites vegetales obedece más a producción endógena que a contaminación ambiental. Existen tres

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tipos de contaminación de los alimentos por estas sustancias: • Ahumado: los hidrocarburos policíclicos penetran en los alimentos con el humo procedente de la combustión de virutas de madera, el cual les confiere propiedades organolépticas y permite su larga conservación. • Tratamientos térmicos. Intervienen determinados factores en su génesis, entre los que destacan la naturaleza de la fuente energética (barbacoa, horno, etc.), la proximidad al foco calorífico y la temperatura alcanzada, pues los hidrocarburos policíclicos aparecen de forma lineal a temperaturas entre 400 y 1.000 ºC, y en cualquier caso superiores a 350 ºC. Se pueden originar a partir de hidratos de carbono y de aminoácidos, pero sobre todo de grasas, especialmente cuando éstas se funden y gotean sobre el fuego. • Sustancias derivadas del petróleo utilizadas en tecnología alimentaria con objeto de lubrificar piezas mecánicas (por ejemplo, aceites minerales) y que potencialmente pueden contaminar los alimentos. Entre los hidrocarburos policíclicos más tóxicos destacan el benzopireno, dibenzopireno y dibenzoantraceno. El prototipo más representativo lo constituye el benzo(a)pireno que, al metabolizarse, origina metabolitos epóxidos reactivos (diolepóxidos y trioles iónicos) de alto poder mutágeno y cancerígeno. La acción cancerígena de determinados hidrocarburos policíclicos se ejerce no sólo a nivel de los tejidos con los que entran en contacto sino también sobre otros más alejados. Los tumores aparecen principalmente en la piel, pulmones, huesos, mama, estómago, hígado, ovario y ganglios linfáticos. Estos efectos en lugares lejanos del punto de entrada pueden ser el resultado de la activación de hidrocarburos policíclicos en diversos órganos y tejidos con diferente contenido en hidroxilasas específicas (CYP1A1, o arilhidrocarburo hidroxilasa en terminología antigua), así como del nivel de inducción de las mismas. Los propios hidrocarburos policíclicos pueden actuar como inductores enzimáticos, por lo que, aunque algunos carezcan de propiedades mutagénicas y cancerígenas, sin embargo pueden comportarse como cocarcinógenos. A esto habría que añadir el hecho de que tanto las enzimas encargadas de su bioactivación (CYP1A1) como las encargadas de su detoxificación (glucuronil transferasas, glutatión S-trans-


ferasas) muestran polimorfismos de base genética, lo que conduce a una importante variabilidad interindividual en la respuesta tóxica. Experimentalmente se ha comprobado que los hidrocarburos policíclicos de carnes y pescados excesivamente asados (partes carbonizadas) no son las únicas sustancias responsables de su elevada actividad mutagénica, sino que una fracción importante de la misma corresponde a otras sustancias producidas durante la pirólisis de proteínas y aminoácidos y, en menor medida, de glúcidos y lípidos. Los tratamientos térmicos de carnes y pescados pueden generar aminas heterocíclicas por conversión directa de aminoácidos o por reacción de la creatina o la creatinina con otros aminoácidos y glúcidos presentes en estos alimentos. La formación de aminas heterocíclicas se denomina también pirólisis de aminoácidos ya que afecta la pirólisis del triptófano, glutámico, proteínas de soja, etc. Se originan cuando los alimentos ricos en proteínas (carne y pescados) se someten a tratamientos térmicos intensos, como pueden ser procesos de ebullición prolongada (aparecen sólo en cantidades traza), frituras o asado (plancha o parrilla). Entre los compuestos originados se encuentran imidazoquinolinas e imidazoquinoxalinas, aislados en sardinas, ternera y pollo asado, siendo necesario el concurso de la creatinina, un aldehído y piridinas o pirazinas (estas últimas formadas a través de la reacción de Maillard). Otras aminas heterocíclicas tienen como precursor el triptófano; entre ellas destacan las carbolinas aisladas en hamburguesas fritas y en leche caliente. La intensidad del tratamiento térmico condiciona el porcentaje de formación de estos compuestos, de ahí que los niveles de aminas heterocíclicas en alimentos cocinados a temperaturas bajas (por debajo de los 100 ºC) sean prácticamente indetectables. En general, se trata de sustancias de alto poder mutagénico y cancerígeno, puesto de manifiesto por medio de ensayos experimentales (por ejemplo, en cultivos de S. typhimurium TA98). La actividad mutagénica de las aminas heterocíclicas no deriva de ellas mismas sino de sus productos de bioactivación, al igual que ocurría con los hidrocarburos policíclicos. La mayoría de ellas tienen su grupo amino hidroxilado, aunque el metabolito mutágeno último parece ser el éster sulfato del derivado N-hidroxi. Experimentalmente han

inducido cáncer digestivo (estómago, intestino delgado, colon, hígado) y, en menor medida, en otros órganos (pulmones, piel, cavidad oral). El fenómeno de rancidez hidrolítica ocurre cuando el glicerol procedente de la hidrólisis enzimática de triglicéridos, fosfátidos y glucolípidos se deshidrata a altas temperaturas dando lugar a 2-propenal o acroleína. Se trata, por tanto, de un compuesto formado por pirólisis de grasas, aunque también se puede originar por reacción de la metionina y sus derivados con varias sustancias como glucosa, ácido ascórbico, ribosa o gliceraldehído. La acroleína produce una importante irritación de la piel y mucosas (nasal, ocular y bronquial) originando dermatitis, conjuntivitis, bronquitis, etc. Además es hepatotóxica (produce necrosis hepatocelular periportal), e inhibe el crecimiento celular, la síntesis de proteínas y la actividad leucocitaria. Aún no existen datos concluyentes sobre su carcinogenicidad en humanos.

5.2.Tóxicos derivados de la oxidación de grasas y aceites En el calentamiento, sobre todo repetido, de aceites y grasas se producen una serie de modificaciones de interés toxicológico. En primer lugar se hidrolizan los triglicéridos dando lugar a ácidos grasos y glicerol; después, a partir del glicerol se origina la acroleína (en el proceso de la rancidez hidrolítica) y, a partir de los ácidos grasos, principalmente insaturados, se forman diferentes productos potencialmente tóxicos, tales como monómeros cíclicos, dímeros, polímeros, epóxidos, hidroperóxidos y peróxidos. De todos ellos, los que revisten mayor interés son los hidroperóxidos y peróxidos formados, así como los radicales libres implicados en su formación y propagación. La peroxidación lipídica puede ocurrir también sin necesidad de calentamiento de grasas, actuando como catalizadores tanto la luz como ciertos metales de transición a concentraciones traza (hierro, cobre), o simplemente la acción del oxígeno del aire (cuando las grasas no contienen ningún tipo de antioxidante, como la vitamina E). Las principales consecuencias de la peroxidación lipídica son necrosis celular por afectación de los fosfolípidos de la membrana, déficit metabólico de sustancias defensivas, mutagénesis y carcinogénesis, alteraciones de la reproducción, etc.

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En el proceso de rancidez oxidativa se pueden originar las siguientes sustancias tóxicas: a) Productos aromáticos (cetonas y éteres): producidos durante la degradación de los hidroperóxidos. Son fuente de malos olores y de efectos antinutritivos ya que favorecen la oxidación de vitaminas y ácidos grasos esenciales. b) Epóxidos: se forman a partir de las grasas peroxidadas y de ácidos grasos insaturados. Pueden unirse de forma covalente a macromoléculas (DNA, RNA y proteínas) formando aductos con actividad citotóxica y cancerígena. c) Aldehído malónico: se produce como consecuencia de la autooxidación de ácidos grasos poliinsaturados, que tiene lugar durante el calentamiento. El aldehído malónico produce los siguientes efectos: alteraciones en el DNA (por unión a la citosina y guanina), insolubilización de proteínas, pérdida de aminoácidos esenciales y actividad mutagénica. d) Monómeros cíclicos: se generan a partir del linoleato de metilo y, en general, de ésteres de ácidos grasos. Se trata de productos muy tóxicos, con un alto poder mutagénico y cancerígeno. Una vez que aparecen, polimerizan, siendo menor la toxicidad de los polímeros. Si la calefacción elevada de las grasas se prolonga durante más tiempo se forman polímeros de alto peso molecular que, al tener mayor dificultad para absorberse, resultan menos tóxicos. Por otro lado, el calentamiento intermitente de las grasas con enfriamientos sucesivos provoca la formación de polímeros con mayor rapidez que el calor prolongado. El consumo de aceites y grasas calentados representa un peligro potencial. No obstante, el riesgo tóxico derivado de las grasas sobrecalentadas o calentadas en repetidas ocasiones es relativamente pequeño, ya que tras la manipulación de la grasa tan sólo prevalece una pequeña cantidad de epóxidos, peróxidos y otros productos de degradación. Además, no es frecuente que la dieta se componga únicamente de alimentos fritos. La mayor parte de los peróxidos originados en la grasa por falta de antioxidantes no llegan a ser activos, ya que son destruidos en el intestino y no se reabsorben. Sin embargo, según algunos datos experimentales, la administración de dosis altas de ácido linoleico oxidado a roedores produce cáncer de mama y lesión de arterias coronarias. Asimismo, estudios epidemiológicos efectuados en países con eleva-

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do consumo de grasas insaturadas, de más fácil peroxidación, han puesto de manifiesto una alta incidencia de cáncer de mama y de estómago, así como de enfermedad coronaria.

5.3.Tóxicos derivados de reacciones con hidratos de carbono De las posibles y numerosas reacciones que los glúcidos alimentarios pueden sufrir como consecuencia de procesos tecnológicos destacan la reacción de Maillard y la caramelización. La reacción de Maillard (reacción de pardeamiento no enzimático) da lugar a la producción de pigmentos pardos y polímeros. Esta reacción consiste en la condensación de grupos carbonilo de azúcares reductores (glucosa, fructosa, sacarosa, maltosa) con grupos amino de proteínas, péptidos e incluso aminoácidos libres, lo que da lugar a la formación de una serie compleja de nuevos compuestos, que confieren cambios en el color, olor y sabor de los alimentos procesados. La reacción de Maillard es responsable de: • Modificaciones organolépticas. • Pérdida en la biodisponibilidad de determinados aminoácidos esenciales básicos como lisina, arginina, e histidina, y de otros no tan básicos como metionina y triptófano. • Génesis de especies tóxicas de carácter mutagénico (premelanoidinas). • Otros efectos: retraso en el crecimiento, disminución de los niveles de glucosa sérica y glucógeno hepático, diarrea, hepatotoxicidad (más concretamente necrosis hepática), descenso de triglicéridos y colesterol en suero, etc. La reacción de Maillard puede ocurrir también in vivo. En este sentido hay teorías que proponen que la glicosilación no enzimática de ciertas proteínas en el organismo desencadena una serie de reacciones químicas que culminan con la formación y acumulación final de enlaces cruzados irreversibles entre moléculas proteicas adyacentes, lo que explicaría algunas alteraciones relacionadas con ciertas enfermedades (diabetes) y la edad. Experimentalmente se ha observado que el calentamiento de alimentos ricos en hidratos de carbono por encima de 120 ºC puede generar acrilamida en concentraciones de hasta 1 mg/kg (1 ppm).


Sin embargo, los alimentos preparados en establecimientos de restauración contienen concentraciones mayores, de hasta 4 mg/kg (por ejemplo, las patatas fritas). No obstante, la dieta normal de un adulto contiene una cantidad estimada de varias decenas de μg de acrilamida. Su producto de polimerización, poliacrilamida, se utiliza como agente floculante para hacer más transparente el agua de consumo, por lo que la Unión Europea ha establecido el límite del monómero residual en 0,1 μg/l. La acrilamida de los envoltorios de alimentos sólo aporta unos 10 μg/kg. Por tanto, la causa más probable de niveles elevados de acrilamida es una reacción similar a la de Maillard, en la que la asparagina (aminoácido muy abundante en patatas y cereales) reacciona a altas temperaturas con un azúcar reductor y genera acrilamida. Esta sustancia produce neurotoxicidad periférica, y la IARC la considera como agente probablemente cancerígeno (2A) debido a la evidencia experimental, no a datos epidemiológicos sobre humanos. El NOAEL de la acrilamida es de 0,1 mg/kg de peso, por lo que se puede estimar que los individuos que consumen patatas fritas presentan un riesgo muy bajo de desarrollar cáncer. Por otra parte, las caramelizaciones son procesos muy agresivos, debido a las altas temperaturas que se alcanzan, que originan una considerable degradación de los azúcares y conducen a la formación de caramelos de distintas coloraciones y aromas. Entre los diversos compuestos que se generan algunos pueden tener carácter tóxico, más concretamente poder mutagénico y cancerígeno. Así, por ejemplo, el calentamiento del gluten, hidratos de carbono y mezclas de hidratos de carbono en condiciones de baja humedad, simulando el horneado de la corteza de pan, ha mostrado un alto poder mutagénico mediante el test de Ames. El horneado de glucosa, maltosa, lactosa, sacarosa, almidón de trigo, amilosa de patata, celulosa y ácido ascórbico genera sustancias químicas que presentan una mutagenicidad intermedia sobre determinadas cepas de S. thyphymurium. Por otra parte, los caramelos al amoniaco (o caramelos amónicos), prohibidos actualmente, contienen derivados melanoídicos y productos piracínicos y piridínicos, a los que se les atribuyen efectos cancerígenos. Además, los derivados imidazólicos que se generan poseen efectos citotóxicos, pudiendo dar lugar a linfocitopenia.

5.4.Toxicidad derivada de la conservación de los alimentos En ocasiones es necesario efectuar una conservación de los alimentos con la finalidad de realizar una esterilización completa o bien un retraso en la fecha de caducidad. No obstante, hay que tener en cuenta que estos procedimientos pueden tener implicaciones directas sobre la calidad organoléptica o incluso sobre el valor nutricional final del alimento. Con relación a los tratamientos térmicos ya se ha comentado que probablemente el inconveniente principal sea la generación de productos derivados de las reacciones de Maillard. La conservación de los alimentos por irradiación permite aprovechar la radiación γ (dado su alto poder de penetración) con fines bactericidas. En general se trata de procedimientos caros, aunque menos traumáticos para los alimentos que, por ejemplo, los procesos térmicos; sin embargo, suelen provocar un rechazo generalizado por parte del consumidor. La conservación por productos químicos incluye además de los plaguicidas, que serán tratados con posterioridad, los fumigantes entre los que se encuentran el ácido cianhídrico, el bromuro de metilo, los óxidos de etileno y propileno y el fosfuro de hidrógeno, presentando todos ellos una toxicidad importante.

5.5.Toxicidad de los materiales en contacto con los alimentos En los envases hay una actividad fisicoquímica continua en la interfase del material con el alimento y el medio ambiente. En consecuencia, el alimento queda expuesto a ciertas modificaciones químicas que pueden alterar sustancialmente sus características sensoriales o nutricionales y también incorporar al mismo residuos tóxicos que pueden hacerlo rechazable. El uso de materiales plásticos en los envases y embalajes para alimentos debe cumplir unas normas básicas de seguridad para evitar posibles contaminaciones o la transferencia o migración de compuestos que alteren las propiedades o seguridad del contenido. Los aditivos plásticos, por ejemplo, pueden abandonar la matriz polimérica (el

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plástico propiamente dicho) y contaminar los alimentos en un proceso conocido como migración de sustancias tóxicas. La migración es la transferencia de masa entre el material de envase, el alimento envasado y el entorno. De forma general, aumenta con el incremento de temperatura y con el tiempo de almacenamiento del producto. El Real Decreto 118/2003 establece los límites máximos de migraciones permitidas de los materiales y objetos plásticos a los alimentos. El límite global de la cesión de los componentes de materiales y objetos plásticos a los productos alimenticios no puede ser superior a 10 mg/dm2 de superficie del material como nivel máximo de migración global, si bien en algunos supuestos y para determinadas circunstancias se establecen límites específicos. El establecimiento de los límites de migración suele verificarse mediante ensayos físico-químicos. La madera, normalmente de roble o castaño, se emplea en enología para el envejecimiento y no suele presentar problemas de toxicidad. El barril de roble libera una cantidad importante de taninos al vino. El vidrio suele ser químicamente inerte frente a los alimentos. No obstante, las soluciones alcalinas pueden atacar los silicatos. Además, el contenido en plomo del vidrio está limitado a menos de un 24% de óxido de plomo, dado que las soluciones de ácidos débiles pueden solubilizarlo. A temperatura ambiente esta migración es del orden de unas cuantas partes por millón, mientras que a 120 ºC durante 1 h la migración es diez veces mayor. El riesgo de contaminación tóxica con este material es mínimo. En el caso de las cerámicas, se debe exigir la ausencia de metales pesados (plomo, cadmio) solubles aplicados en forma de colores vivos o texturas. La normativa vigente contempla la posible cesión de plomo y cadmio de estos objetos, de forma que no presenten peligro para la salud humana. En relación a los metales, tanto el aluminio como el acero inoxidable poseen una muy buena resistencia química y, por tanto, presentan unas garantías adecuadas de utilización en la industria alimentaria. Se debe prestar especial atención al estañado interior de las latas, sobre todo en el caso de conservas ácidas, y en la obligatoriedad del barnizado interior de las latas para evitar el problema de desestañado. Finalmente, el uso de materiales plásticos y, más concretamente, el empleo de monómeros o polí-

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meros de bajo peso molecular, puede contribuir a la toxicidad de forma inversamente proporcional al peso molecular final, de ahí que lo ideal sea la utilización de polímeros superiores. Entre estos plásticos, las diferentes formas de polietileno han servido como envases de agua, aceite, lácteos o gaseosa; envases al vacío; bandejas para microondas; cajones para pescados; o incluso como bolsas en panificación, congelados, envasado automático de alimentos y productos industriales, como la leche y el agua. Otros plásticos comunes son el polipropileno utilizado como película-film (alimentos, golosinas, chicles), envases de margarina y artículos de menaje; el cloruro de polivinilo, más conocido como PVC, que ha sido utilizado tanto en envases de agua, aceites o zumos como en forma de película-film para el envasado de diversos alimentos; y el poliestireno entre otros, utilizado especialmente para envasado de yogures, postres, helados e incluso como bandejas de alimentos de supermercados. En cualquier caso, se evitará el calentamiento excesivo, el cual favorece la descomposición de los plásticos y la posible formación de monómeros, que presentan mayor toxicidad. Algunos polímeros utilizados son muy inertes y difícilmente ceden masa al alimento; no ocurre así con los componentes minoritarios que pueden incorporarse fácilmente al producto envasado. Estos componentes minoritarios son de diferente naturaleza: • Monómeros residuales no polimerizados o polímeros de bajo peso molecular, originados por defecto de polimerización o por degradación de los polímeros en el tratamiento térmico. • Aditivos añadidos intencionadamente al polímero para modificar sus propiedades físicas (tales como ésteres del ácido sebácico como plastificantes, o alquilfenoles como antioxidantes). • Sustancias de bajo peso molecular, tales como adhesivos en forma de películas laminadas, barnices, tintas de impresión, etc.

6. Aditivos Se entiende por aditivos alimentarios “todas aquellas sustancias que se añaden intencionadamente a los alimentos con una finalidad precisa (tecnológica, organoléptica, etc.), sin el propósito de cambiar su valor nutricional, en una cantidad científicamente controla-


da y tratando de mejorar su adaptación al uso para el que están destinados” (ver Capítulo 2.15). En la definición mencionada se introduce un concepto (“cantidad científicamente controlada”) relacionado con la evaluación de la toxicidad y que ha sido indicado al comienzo del Capítulo. Esta cantidad, que constituye un límite de seguridad para la especie humana, en Toxicología Alimentaria es la DDA. Sin embargo, en el caso particular de los aditivos, se debería considerar, y así lo exponen diversos autores, además de éste, el concepto de Ingesta Potencial Diaria (IPD). Representa la cantidad de aditivo que ingeriría una persona de tipo medio (adulto de 60 kg), expresada en mg/kg de peso corporal/día. Esta ingesta está en función, lógicamente, de los hábitos alimentarios del país correspondiente. Se trata, por tanto, de un dato corregido por el consumo real del alimento, lo que tiene especial relevancia en la edad infantil.

6.1. Consideraciones generales Respecto a los aditivos se pueden hacer una serie de consideraciones: a) Necesidad de su existencia. En la actualidad, la industria alimentaria precisa de los aditivos para satisfacer las exigencias de los consumidores en particular y de la sociedad de consumo, en general. b) Necesidad de legislación que controle su uso. No hay que olvidar que los aditivos son sustancias extrañas al organismo, lo cual implica un riesgo, de ahí que precisen un control a fin de evitar efectos nocivos. Fruto de todo ello es la existencia tanto en el ámbito nacional como en el internacional de diversos organismos responsables de crear la normativa legal que regule su empleo. Entre estos organismos o instituciones se encuentran la JEFCA, cuyas recomendaciones recoge también la FAO/OMS, la Food and Drug Administration (FDA) de Estados Unidos y el Comité de Expertos en Aditivos Alimentarios de la Unión Europea (UE), cuyas normas son vinculantes para los países miembros. c) Existencia de posibles interacciones y/o modificaciones. El aditivo, antes de su comercialización, precisa de una evaluación toxicológica. No obstante, una vez adicionado al alimento, puede interaccionar con componentes del mismo o sufrir modificaciones como consecuencia del proceso tecnológico que afecten a su estructura.

d) Problemas derivados de la extrapolación de los ensayos experimentales. Los datos procedentes de la evaluación de la toxicidad no siempre pueden extrapolarse a la especie humana en general, ya que existen determinadas circunstancias fisiológicas (gestación, lactancia, senectud, etc.), o patológicas (enfermedades hepáticas o renales, ingesta simultánea de medicamentos, etc.), capaces de modificar la toxicidad. Sin embargo, los parámetros de toxicidad contemplan estas circunstancias; por ejemplo, la DDA se establece a partir del NOAEL o límite que no provoca efectos adversos observables en la especie animal estudiada más sensible; pues bien, este valor se divide entre 100 para garantizar la seguridad en la especie humana, obteniéndose así el parámetro DDA (centésima parte del NOAEL). Por ello, aunque los aditivos no suponen una garantía absoluta de inocuidad, su evaluación toxicológica asegura con bastante probabilidad la ausencia de efectos tóxicos.

6.2. Clasificación de los aditivos alimentarios La clasificación de los aditivos, atendiendo al criterio de toxicidad y según el Codex Alimentarius es la siguiente: • Lista A. Se subdivide en: - A-1. Aditivos de los que se posee una evaluación toxicológica satisfactoria. Se ha establecido una DDA o no se establece por no considerarlo necesario. - A-2. Aditivos de los que aún no se posee una evaluación toxicológica completa, aunque se considera suficiente para su admisión provisional. • Lista B. Aditivos potencialmente interesantes, pero que están a la espera de algún estudio. • Lista C. Se subdivide en: - C-1. Aditivos prohibidos por motivos toxicológicos. - C-2. Aditivos a restringir por motivos toxicológicos. En aquellos casos concretos en que pueda ser evaluado y calculado el riesgo, se autoriza su empleo.

6.3. Conservantes Suelen actuar como antimicrobianos, evitando el desarrollo de diversos microorganismos (bacterias,

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levaduras y mohos) capaces de generar infecciones y/o producir cambios en las características orgánicas o nutricionales.

6.3.1. Ácido sórbico y sorbatos Poseen una acción antimicótica por inhibición de las vías de deshidrogenación del metabolismo de los hongos. Ambos permiten el control del crecimiento de mohos y levaduras en determinados alimentos, como por ejemplo el queso. El ácido sórbico y su sal potásica carecen de toxicidad, no teniendo acción carcinogenética, a diferencia de lo que ocurre con el sorbato sódico (origina Nmetil N-nitro N-nitrosoguanidina, compuesto muy electrófilo). Los sorbatos son mejores conservantes que el ácido sórbico para la margarina, el pescado, el queso, etc. El ácido sórbico es capaz de reaccionar con los ácidos presentes en los alimentos mediante una reacción de adición, y muy especialmente, con nitritos y sulfitos. En concreto con los nitritos originan el ácido etinitrólico y el 1-4-dinitro-2-metilpirrol, compuestos reactivos y mutagénicos. De ahí que sea aconsejable no emplear simultáneamente, en un mismo alimento, ácido sórbico y nitritos.

6.3.2. Nitritos Los nitritos se utilizan no sólo como agentes antimicrobianos (nitritos sódico y potásico), sino también como aromatizantes y fijadores del color (por su reacción con la mioglobina). Sobre todo se emplean en la elaboración de derivados cárnicos (especialmente, embutidos), impidiendo el crecimiento de Clostridium botulinum, que suele favorecerse por las condiciones anaeróbicas de este tipo de productos cárnicos. Hay que tener en cuenta también la formación de nitritos a partir de los nitratos presentes en conservas cárnicas, en aguas de bebida o en las verduras, fundamentalmente espinacas y zanahorias. La reducción de nitratos provenientes de la mineralización incontrolada del nitrógeno orgánico de los suelos a nitritos tiene lugar mediante una nitrato reductasa bacteriana existente en la saliva que actúa a pH 6-6,4. Así, el nitrato, una vez absorbido, sufre una circulación enterohe-

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pática y parte se libera lentamente en la boca a través de la saliva. Dicha reducción es posible también en casos de aclorhidria gástrica o en enteritis graves, con importante desarrollo bacteriano anaerobio. La toxicidad de los nitritos se debe a cuatro circunstancias: son precursores de nitrosaminas, originan metahemoglobina, interfieren con algunas vitaminas y poseen una acción antitiroidea. a) Las nitrosaminas poseen un elevado poder cancerígeno al formar enlaces covalentes con macromoléculas y generar aductos (proteínas, ácidos nucleicos, etc.). Normalmente se originan tras la reacción que tiene lugar en el estómago entre los nitritos y las aminas secundarias o terciarias de origen alimentario. Algunas nitrosaminas se forman en alimentos in situ a través del procesado tecnológico, aunque la mayor parte son de origen gástrico, pues aquí se dan circunstancias favorables para su génesis (pH ácido, nitrito libre, etc.). Las nitrosaminas más usuales en los alimentos son la N-nitroso piperidina, la dimetilnitrosamina y la N-nitroso pirrolidina. b) Además, y aunque constituye un hecho poco frecuente, la exposición crónica a nitritos puede desarrollar metahemoglobinemia, hemoglobina afuncional caracterizada por poseer el hierro en estado férrico (MHbFe3+). El adulto posee defensas enzimáticas (metahemoglobina reductasa, glutatión reducido, etc.) que permiten la regeneración de la hemoglobina (HbFe2+). Sin embargo, en el lactante existe un mayor riesgo de formación de MHbFe3+ ya que durante los primeros meses de vida extrauterina el porcentaje de hemoglobina de origen fetal, y por tanto muy oxidable, es elevado, y por otra, la secreción clorhídrica del lactante es baja, lo que favorece la reducción bacteriana de los nitratos. De ello se deduce que sea aconsejable inicialmente no introducir en la alimentación complementaria verduras ricas en nitratos. c) Además los nitritos son capaces de interaccionar con determinadas vitaminas destruyendo la vitamina A, la tiamina y la riboflavina. d) Poseen además una acción antitiroidea.

6.3.3. Anhídrido sulfuroso y sulfitos El dióxido de azufre y sus sales se utilizan como agentes antimicrobianos de amplio espectro. En-


tre los sulfitos y bisulfitos utilizados como aditivos están los sulfitos sódico y cálcico, y bisulfitos sódico, potásico y cálcico. Están autorizados en frutos secos, mermeladas, langostinos y, sobre todo, en vinos y zumos. Son capaces de inhibir sistemas enzimáticos con grupos tiol, además de unirse a funciones aldehído de los azúcares, impidiendo su degradación y reactividad. La metabolización más importante de los sulfitos se hace mediante el sistema enzimático de la sulfito oxidasa o sulfito deshidrogenasa por su conversión a sulfatos, enzima mitocondrial presente en diversos tejidos entre los que destacan el hígado, corazón y riñón. Algunos autores la consideran un buen biomarcador de susceptibilidad ya que la mayor o menor actividad de esta enzima determinaría la diferente sensibilidad de los individuos frente a una misma dosis de sulfitos. Los efectos tóxicos derivados de los sulfitos son escasos, y de hecho han sido ampliamente usados durante siglos sin apenas evidencia de reacciones adversas en humanos. No obstante, destacan dos efectos: a) Reacciones de hipersensibilidad. Se han descrito reacciones asmáticas en individuos predispuestos, e incluso más de veinte casos de muerte, por ingesta de sulfitos. La patogenia de la reacción asmática no se conoce, aunque parece estar implicada la IgE, una hiperreactividad al SO2 inhalado o bien la deficiencia de sulfito oxidasa. Se ha comprobado que la presencia de ésta en fibroblastos de piel de pacientes asmáticos sensibles a los sulfitos es inferior a la detectada en individuos normales. Los individuos predispuestos son más sensibles a las bebidas (acidificadas) que contienen sulfitos que a los alimentos, posiblemente por la volatilización del dióxido de azufre que se genera en aquellas. También hay numerosos individuos sensibles a la lechuga tratada con sulfitos. En numerosos restaurantes, sumergen la lechuga (y otros vegetales similares) en una solución de sulfito, confiriéndoles un aspecto fresco al evitar los pardeamientos oxidativos. b) Destrucción de tiamina (B1), lo que en cierto modo lo invalidaría como aditivo, al alterar el valor nutricional del alimento (como se vio en la definición de aditivo, esto es un requisito que se debe cumplir).

6.4. Edulcorantes sintéticos Son aditivos que conceden o refuerzan el sabor dulce de los alimentos. Fueron introducidos para sustituir al edulcorante natural por excelencia, la sacarosa, con objeto de disminuir el aporte energético de los alimentos (esencial en las dietas hipocalóricas) o en la preparación de alimentos para diabéticos. Además poseen una baja cariogenicidad; así, por ejemplo, el sorbitol y el manitol fermentan muy lentamente. La capacidad edulcorante se expresa con el parámetro “poder dulce” (PD). Éste corresponde a las partes de edulcorante que disueltas en cien partes de agua, poseen idéntico sabor dulce que una parte de sacarosa disuelta en la misma proporción. La clasificación de los edulcorantes (voluminosos o de sustitución e intensos) se establece en función de la cantidad mayor o menor de ellos que se necesita para lograr un determinado poder dulce.

6.4.1. Edulcorantes intensos Entre ellos destacan la sacarina, el ciclamato y el aspartamo, todos ellos autorizados en España. Las cantidades necesarias para edulcorar son mucho menores que en el caso de los voluminosos. No obstante, al ser moléculas más extrañas al organismo, su potencial tóxico, en principio, es mayor. a) Sacarina (orto-sulfimida del ácido benzoico). Se emplea considerablemente y su PD es de 200 a 300. Es termosensible -lo que limita su uso- y se elimina por orina sin alterar al no sufrir biotransformación. Desde el punto de vista toxicológico, no se han observado efectos mutagénicos ni embriotóxicos. Sí se ha descrito un efecto carcinogenético sobre la vejiga urinaria en estudios experimentales en ratas, ratones y hámster. Este efecto, relacionado con una posible alteración del catabolismo microbiano del triptófano, no puede extrapolarse a la especie humana ya que las dosis empleadas en dichos estudios equivaldrían a una dosis de 30 g/día para la especie humana, cifra que estaría muy lejos de las cantidades usualmente ingeridas, lo que pone en duda el carácter etiológico de la sacarina en el cáncer de vejiga humano, no acompañándose igualmente

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de correlato epidemiológico. En principio, por tanto, no parece que el consumo de este edulcorante constituya un problema, de ahí que se clasifique en el grupo A-2. Sin embargo, sí sería interesante profundizar en estudios clínicos y/o epidemiológicos con dosis próximas a la situación real de consumo, y sobre todo, en estudios a largo plazo. b) Ciclamato (o ácido ciclohexil sulfámico). Presenta un menor poder edulcorante que la sacarina (30 PD), pero a diferencia de ésta es termoestable y posee un mejor sabor. Estos hechos justifican su uso frecuente bien solo o en combinación con la sacarina. Se sintetiza a partir de la sulfonación de la ciclohexilamina, conteniendo como impurezas ciclohexilamina (altamente reactiva), anilina y biciclohexilamina. Respecto a su toxicidad, se ha descrito su posible papel etiológico en cánceres de vejiga urinaria en roedores, que pueden deberse al ciclamato como tal, o a un metabolito del mismo, la ciclohexilamina, resultado de la biotransformación hepática y de la bioactivación provocada por la microbiota intestinal. Además, dicho metabolito sería capaz de provocar atrofia del epitelio seminífero en ratas, no observándose dicho efecto en ratones. Estos hechos han determinado que se incluya en el grupo C-2, es decir, su uso está permitido pero debe restringirse ante la no ausencia total de riesgo (de hecho, su empleo está prohibido en algunos países, como los EE UU o el Reino Unido). c) Aspartamo. Dipéptido formado por ácido aspártico y fenilalanina, con un PD muy similar al de la sacarina (200). Al contener fenilalanina en su molécula, no puede ser consumido por pacientes fenilcetonúricos, ya que éstos poseen un déficit en la fenilalanina hidroxilasa que es la encargada de transformar la fenilalanina en tirosina. Este riesgo es obligatorio contemplarlo en aquellos envases que lo utilizan. Sus posibles efectos tóxicos (sobre todo de tipo neurológico por la posible formación de componentes neuromoduladores como las catecolaminas), han sido ensayados, no habiéndose encontrado nada que justifique su restricción. La DDA asignada es de 40 mg/kg/día. Tampoco se han observado riesgos de toxicidad procedentes de un contaminante que suele estar presente en mayor o menor proporción en función de la temperatura alcanzada y el tiempo empleado en la síntesis de

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aspartamo. Este contaminante es la dicetopiperazina (su DDA es de 7,5 mg/kg/día).

6.4.2. Edulcorantes voluminosos (de sustitución) Se incluyen diversos compuestos que son alcoholes de azúcares diversos, mono o disacáridos. Entre ellos se pueden citar lactitol, manitol, sorbitol, xilitol, isomaltosa, etc. Estos edulcorantes presentan varias características que los definen: • Presentan un PD muy similar a la sacarosa (entre 0,5 y 2 unidades PD). • Además de su función edulcorante proporcionan volumen, aumentan la densidad del producto alimenticio o lo estabilizan. • Prácticamente no se absorben, lo que, unido a su relativamente bajo peso molecular, hace que puedan actuar como laxantes osmóticos. Su baja absorción intestinal produce un aumento de glúcidos en el colon, que genera un incremento de la actividad microbiana y del peristaltismo, lo que secundariamente se traduce en una acción laxante y en aerofagia.

6.5. Colorantes La industria alimentaria emplea aproximadamente unos cuarenta colorantes, naturales o de síntesis. Poseen una función estética en relación con la percepción y aceptación del producto alimentario final, de ahí que su empleo no sea esencial, aunque en la mayoría de las ocasiones satisface las expectativas de los consumidores. Este hecho hace que no sean considerados como “absolutamente necesarios e indispensables”. Su inclusión, por tanto, debe realizarse con cautela dado que en ciertos casos existe un riesgo toxicológico, especialmente con los colorantes orgánicos de síntesis, entre los que se incluyen azo o nitroderivados, etc. El carácter tóxico deriva de la propia composición química y/o las impurezas (por ejemplo, de metales) que puedan contener. Entre los principales ejemplos se encuentra el rojo amaranto, colorante azoico capaz de originar cáncer intestinal tras metabolizarse in vivo a sus derivados amino, y la tartracina (amarillo) que tan sólo provoca en ocasiones reaccio-


Tabla 1. LISTA POSITIVA DE COLORANTES AUTORIZADOS EN ESPAÑA Colorantes orgánicos Derivados isoprénicos • Carotenoides y xantofilas: - β-carotenos (E-160 a) - Annato, bixina y norbixina (E-160 b) - β-apo-8’-carotenal (E-160 e) - Cantaxantina (β-caroteno-4-4’ diona) (E-161 g) Derivados del benzopireno • Antocianinas (E-163) Derivados de hidratos de carbono • Caramelo (E-150 a-d) Otras estructuras químicas • Cochinilla, ácido carmínico, carmines (E-120) Colorantes orgánicos sintéticos Colorantes azoicos • Tartrazina (E-102) • Amarillo anaranjado S (E-110) • Azorrubina, carmoisina (E-122) • Amaranto (E-123) • Rojo cochinilla A (E-124) • Negro brillante BN (E-151) Colorantes trifenil metánicos • Azul patentado V (E-131) • Azul brillante FCF (E-133) • Verde ácido brillante BS, verde lisamina (E-142) Colorantes xanténicos • Eritrosina (E-127) Colorantes quinoleínicos • Amarillo de quinoleína (E-104) Colorantes indigoides • Indigotina o carmín de índigo (E-132)

nes de hipersensibilidad. Esta presenta una sensibilidad cruzada con la aspirina en un 15% de la población. En la Tabla 1 se muestra la lista positiva de colorantes autorizados en España. Con respecto a esta lista, la autorización de su uso no conlleva necesariamente la inocuidad implícita de los

compuestos allí incluidos. Así, por ejemplo, el rojo amaranto que posee un potencial alergénico y carcinogenético intestinal, debido generalmente a las impurezas, o bien el rojo eritrosina es capaz de generar hipertrofia, hiperplasia y adenocarcinomas de la glándula tiroides.

6.6. Aromatizantes Son compuestos químicos que crean una sensación olfativa agradable, aumentando el grado de aceptación del alimento. Sus efectos tóxicos a largo plazo derivan de algunas sustancias aromatizantes que poseen riesgo de carcinogénesis fundamentalmente hepática (por ejemplo safrol, estragol o eugenol). En otras (etilvainillina, vainillina, nonalactona y anetol) no se ha comprobado dicha asociación.

6.7. Antioxidantes Entre ellos se encuentran los naturales, cuya propiedad antioxidante suele ser débil, por la concentración que alcanzan en los alimentos (vitamina C o vitamina E), y los sintéticos que son los más empleados en la industria alimentaria.Tratan de impedir cambios en el aroma, el gusto, el valor nutritivo, o incluso en el aspecto, como consecuencia de la oxidación de ácidos grasos, aminoácidos y vitaminas. Prácticamente todos poseen una naturaleza fenólica, y entre los aditivos más comunes con capacidad antioxidante destacan el ácido ascórbico, palmitato y tocoferoles. Otros antioxidantes son: • Propil-galato (n-propil 3,4,5-trihidroxibenzoato). Se emplea en aceites vegetales y en mantequillas. Provoca lesiones renales en ensayos experimentales. • Butilhidroxianisol y butilhidroxitolueno (BHA y BHT). Son liposolubles e inductores de enzimas hepáticas, lo que puede aumentar el carácter detoxificante y prevenir el riesgo de carcinogénesis. No obstante, hay datos experimentales que muestran un riesgo carcinogénico dependiente de la dosis (adenomas pulmonares, adenocarcinomas hepáticos, cáncer del antro gástrico, etc.). La DDA de ambos compuestos es de 0,5 mg/kg/día. Otros autores consideran que actuarían como promotores y encuentran una enorme variabilidad interespecies, lo que dificultaría

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enormemente la extrapolación a humanos. Este efecto promotor se ha comprobado que es mayor en presencia de inductores enzimáticos como el benzo(a)pireno o el 3-metil colantreno. Todo ello apuntaría a la necesidad de investigar sus posibles efectos en la especie humana.

6.8. Emulsificantes y estabilizantes Permiten obtener una mezcla uniforme de dos o más fases inmiscibles. Entre ellos se encuentran: • Lecitinas o glicéridos de ácidos grasos: las lecitinas, en presencia de nitrito sódico, son capaces de generar dimetilnitrosamina, mediante una nitrosación. Igualmente se ha descrito un efecto hemolítico como consecuencia de una alteración en la tensión superficial eritrocitaria. Cuando se han administrado con la dieta en estudios experimentales ácidos grasos saturados -exclusivamente- han aparecido alteraciones sobre todo pulmonares que reflejarían la ausencia de ácidos grasos insaturados, más que una toxicidad real del propio aditivo (de hecho dichas alteraciones desaparecen cuando se administran simultáneamente vitamina E o ácidos grasos insaturados en la dieta). • Ésteres de sacarosa y de ácidos grasos: son bastante inocuos desde el punto de vista tóxico.

7. Sustancias tóxicas de origen fúngico Los alimentos, debido a sus nutrientes, constituyen excelentes medios de cultivo para numerosos microorganismos. Éstos en muchos casos son aprovechados en la elaboración de diversas formas comestibles de alimentos (leches fermentadas, procesos de maduración, obtención de bebidas no alcohólicas y alcohólicas, etc.). Sin embargo, en otros, pueden originar efectos tóxicos, bien por su propio carácter patógeno, o bien por las toxinas generadas. Aun cuando pueden generarse por acción de diversos microorganismos, se obviarán en el presente Capítulo las toxiinfecciones alimentarias causadas por Salmonella, estafilococos, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, etc., entendiendo que

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corresponderían más a aspectos de Higiene Alimentaria o Microbiología de los Alimentos y no a Toxicología Alimentaria, propiamente dicha. Sí se abordará, aunque de forma muy breve, la toxicidad fúngica. La toxicidad fúngica de los alimentos se debe en especial a la producción de micotoxinas como productos derivados del metabolismo intermediario de determinados hongos. En general, son mutagénicas y carcinogenéticas, provocando alteraciones en la permeabilidad celular e interferencia en el metabolismo (gluconeogénesis, lípidos, etc.). Se generan en determinados cereales (maíz, trigo, cebada, sorgo y otros) y legumbres, existiendo varios factores que influyen en la génesis de micotoxinas (por ejemplo, la humedad, la temperatura -entre 20 y 30 ºC-, la presencia de oxígeno, la presencia de insectos que poseen mohos en su tracto intestinal, etc.). Entre los principales géneros productores de micotoxinas se encuentran Penicillium, Aspergillus, Fusarium y Claviceps. A continuación se revisarán sus principales características tóxicas. Las más importantes por su toxicidad son las aflatoxinas. Son liposolubles y no se destruyen con los tratamientos culinarios usuales. Se originan a partir de cepas de Aspergillus flavus y la más tóxica es la B1; es hepatotóxica y provoca cáncer hepático debido a la formación de un metabolito epóxido reactivo (aflatoxina 8,9-epóxido), que forma un aducto por unión al nitrógeno 7 de la guanina. Además, la G1 es nefrotóxica y capaz de provocar tumores renales. Las esterigmatocistinas, de gran similitud estructural con las aflatoxinas, se originan en los cereales, la leche y el café y son producidas por Aspergillus versicolor y Penicillium luteum. Con respecto a su toxicidad son hepatotóxicas, mutagénicas y carcinogenéticas. Las ocratoxinas dieron origen a la nefropatía endémica de los Balcanes. Se encuentran preferentemente en la pimienta roja y negra, aunque también en cítricos, cacahuetes y tabaco, y son producidas por Aspergillus ochraceus y Penicillium viridicatum. Las más tóxicas son la A y la C. Son hepatonefrotóxicas y su mecanismo de acción consiste en la inhibición de la fosfoenolpiruvato-carboxiquinasa y la fenilalanil-RNAt sintetasa. Los tricotecenos originaron uno de los episodios históricos más importantes en relación con


las micotoxinas: la aleucemia tóxica alimentaria (síndrome ATA), que en estadios terminales ocasionaba alteraciones graves en el sistema hematopoyético, sistema nervioso central y sistema inmune, que normalmente conducían a la muerte. Contienen una toxina producida por Fusarium tricinctum, y a nivel experimental se ha comprobado que esta inhibe la oxidación de los ácidos succínico, pirúvico y málico en las mitocondrias hepáticas y disminuye la absorción de glucosa y triptófano en el intestino delgado por inhibición de la sacarasa, lactasa y Na-K-ATPasa de las vellosidades. La zearalenona, producida por Fusarium graminearum, posee propiedades estrogénicas (está implicada en alteraciones vaginales, abortos, etc.), en animales que han consumido maíz infectado con estos hongos, actuando por tanto como un xenoestrógeno, además de ser hepatonefrotóxica. Los alcaloides ergóticos producidos por Claviceps purpurea son derivados del ácido lisérgico e isolisérgico. Desde el punto de vista tóxico dan lugar al ergotismo con dos variantes, convulsivo, que afecta a las extremidades y ocasiona alteraciones de tipo neurológico, y gangrenoso, que condiciona una importante laxitud de extremidades, vasoconstricción y finalmente conduce a una gangrena de las mismas. La citrinina se suele originar, además de en los cereales, en la superficie del jamón serrano y en el arroz. Es producida, entre otros, por Penicillium viridicatum y P. citrinum, y es nefrotóxica. La patulina o clavicina se localiza en la pulpa y en el zumo de las manzanas. Es producida por numerosas variedades del género Penicillium (urticae, patulinum) y Aspergillus clavatus. Afecta a la permeabilidad de la membrana celular, originando lesiones capilares con hemorragias secundarias. Estudios experimentales apuntan a su papel mutagénico y cancerígeno.

8. Sustancias tóxicas procedentes de la contaminación ambiental 8.1. Plaguicidas Los plaguicidas constituyen un grupo muy amplio de sustancias con una gran variedad de efectos tóxicos potenciales. Difieren entre sí en el modo

de acción, captación por el organismo, metabolismo, eliminación y toxicidad para el hombre. Para aquellos plaguicidas de elevada toxicidad aguda, pero que son fácilmente metabolizados y eliminados, el principal riesgo radica en las exposiciones agudas, es decir, las que se producen en cortos periodos de tiempo. Otros productos, por el contrario, presentan una menor toxicidad aguda, pero tienen una gran tendencia a acumularse en el organismo, de ahí que sus principales riesgos tóxicos estén en relación con la exposición crónica a bajas concentraciones. Existe un tercer grupo de plaguicidas que, a pesar de ser rápidamente eliminados, inducen efectos biológicos persistentes, de ahí que presenten un riesgo especial tras la exposición crónica a dosis bajas. La sustitución de plaguicidas minerales por plaguicidas orgánicos de síntesis a partir de 1940 supuso una verdadera revolución en el campo de la agricultura. Los plaguicidas se presentan bajo la forma de polvos, emulsiones y soluciones en diferentes disolventes orgánicos, cuya acción tóxica debe ser considerada también en caso de exposición a estos productos. De hecho, en la formulación de un plaguicida se encuentran los siguientes componentes: ingrediente o principio activo, ingredientes inertes (modifican las características de dosificación o aplicación), coadyuvantes (modifican las propiedades fisicoquímicas de los ingredientes activos; entre ellos destacan los disolventes) y aditivos (colorantes, repulsivos, eméticos, etc.). Actualmente se dispone de una enorme variedad de plaguicidas. Inicialmente, se introdujeron los insecticidas organoclorados, siendo el DDT (diclorodifenil-tricloroetano) el más representativo y usado; sin embargo, debido a su gran persistencia en el medio ambiente (agua y suelo) y su alta liposolubilidad, que condiciona su acumulación en el tejido graso de los animales y su posible movilización en ciertas condiciones, estos compuestos prácticamente están en desuso. Hoy día, los organofosforados, carbamatos y piretrinas sintéticas son los más utilizados ya que, debido a su menor persistencia en el medio, son potencialmente menos peligrosos para el consumidor, quedando más circunscrito su efecto tóxico a la manipulación por el fabricante, distribuidor o agricultor. Incluso los organofosforados, debido a su importante toxicidad aguda, también están siendo sustituidos por otros agentes de eficacia similar pero menos tóxicos.

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8.1.1. Fuentes de contaminación alimentaria Numerosos alimentos precisan del uso de plaguicidas para su producción y desarrollo, lo que determina que puedan ser retenidos en mayor o menor cantidad. El riesgo de contaminación por plaguicidas de los alimentos deriva de las siguientes circunstancias: • Aplicación inapropiada de los plaguicidas permitidos, bien en cantidad excesiva, o en momentos muy cercanos a la recolección. • Contaminación ambiental por una distribución accidental secundaria a una fumigación en zonas adyacentes o por la existencia de fábricas próximas. • Incumplimiento del plazo de seguridad. Se entiende como tal el periodo de tiempo que debe transcurrir desde la aplicación de un plaguicida a vegetales, animales o sus productos, hasta la recolección o aprovechamiento de los mismos.

8.1.2. Efectos tóxicos A fin de sintetizar se agrupan los plaguicidas según su grupo químico en: organoclorados, organofosforados, carbamatos, piretroides, neonicotinoides, ditiocarbamatos, bipiridilos, clorofenoxiácidos, cloro y nitrofenoles. A continuación se expondrá la toxicidad aguda y crónica de los principales grupos de plaguicidas. 8.1.2.1. Efectos agudos Tanto los organofosforados como los carbamatos son inhibidores de la acetilcolinesterasa. La diferencia entre ellos estriba en que, mientras los primeros producen un bloqueo irreversible, los segundos originan una inhibición reversible, de duración inferior a 24-48 h. La acetilcolinesterasa es una enzima encargada de degradar la acetilcolina, neurotransmisor presente en determinadas vías del sistema nervioso central y periférico (sistema simpático, parasimpático y unión neuromuscular). Al ser inhibida la enzima por estos agentes se produce un acúmulo de acetilcolina en las correspondientes sinapsis, responsable de los efectos tóxicos. En primer lugar aparece un síndrome muscarínico, cuya sintomatología consiste en miosis, sudoración, sialorrea, broncoespasmo, hipersecreción

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bronquial (broncorrea), dolores abdominales de tipo cólico, diarrea y un síndrome vesical con espasmos y micciones frecuentes. Después aparece el síndrome nicotínico, consistente en fasciculaciones musculares, debilidad y sacudidas musculares, que si aumentan de intensidad pueden convertirse en un cuadro convulsivo de tipo epileptiforme. En estadios más avanzados se produce una parálisis motora que adquiere especial gravedad cuando afecta a la musculatura respiratoria, ya que puede producir la muerte por asfixia. La aparición de broncorrea o del síndrome nicotínico indica una intoxicación de carácter grave. Los organoclorados no actúan sobre el espacio sináptico sino sobre el axón, interfiriendo el transporte iónico entre ambos lados de la membrana, por actuar sobre los canales de sodio y potasio, así como sobre las ATPasas de membrana. El DDT, por ejemplo, deja la membrana en estado de semidespolarización, por lo que pequeños estímulos pueden despolarizarla con facilidad. La intoxicación aguda da lugar a los siguientes síntomas: hiperreflexia, parestesias, temblores, irritabilidad, ansiedad, confusión, cefaleas, vértigo y marcha anormal. Además, son hepato y nefrotóxicos, facilitan la aparición de arritmias cardiacas y algunos de ellos son cancerígenos. Asimismo, algún agente en concreto puede producir efectos específicos, como el clordane, que induce una anemia aplásica. El principal organoclorado utilizado en la actualidad en los invernaderos es el endosulfán. Los piretroides, o piretrinas sintéticas, son moléculas estructuralmente basadas en la piretrina pero modificadas para mejorar su estabilidad. Por vía digestiva la toxicidad de los piretroides es mayor que la de las piretrinas naturales, ya que son más potentes y sufren menos biotransformación. La ingestión de piretroides origina dolor epigástrico, náuseas y vómitos, cefalea, vértigo, anorexia, fatiga, visión borrosa, parestesias, palpitaciones, fasciculaciones musculares y alteraciones de la conciencia. A diferencia de las piretrinas, los piretroides no son sensibilizantes cutáneos ni irritantes. 8.1.2.2. Efectos crónicos El riesgo de toxicidad crónica es más probable en aquellos individuos que desempeñan actividades agrarias, especialmente agricultura intensiva, mientras que resulta mucho más difícil de demos-


trar en la población general, expuesta a residuos de plaguicidas principalmente a través de la dieta (alimentos y agua de consumo). Dada la baja incidencia de efectos tóxicos, no hay pruebas concluyentes de mecanismos tóxicos o, al menos, se desconoce el mecanismo patogénico concreto a nivel biológico-molecular. a) Carcinogénesis. La toxicidad de los plaguicidas, en el campo metabólico y genético, no se conoce todavía con precisión. Estudios preliminares sobre una amplia serie de herbicidas, insecticidas y fungicidas parecen indicar que no son buenos iniciadores tumorales a la vista de los resultados negativos o sólo débilmente positivos en estudios genéticos. Sin embargo, estudios bioquímicos e inmunoquímicos sugieren que estos agentes tienen un potencial efecto cocarcinogenético y promotor, pudiendo actuar en cualquiera de las múltiples etapas que existen en el proceso de carcinogénesis. Las investigaciones más recientes señalan que entre los procesos neoplásicos que pueden producir los plaguicidas sobre el hombre destacan: cáncer de vejiga, cerebro, mama, digestivo, hepático, pulmón, tejidos blandos, etc. b) Neurotoxicidad. Hoy día se conocen muy bien los efectos neurotóxicos agudos y subagudos de la intoxicación por insecticidas organofosforados. Por el contrario, aún no se conocen del todo las posibles secuelas neuropsicológicas secundarias a la exposición continuada. Así, se han descrito alteraciones neuropsicológicas (esfera afectiva, destreza) que aparecen sólo durante la temporada de aplicación o manipulación de plaguicidas. El significado de estos síntomas inespecíficos no está del todo claro, ya que estudios de seguimiento de estos trabajadores semanas después de haber cesado la exposición a plaguicidas revelaban ausencia de los mismos. c) Efectos reproductivos. Muchos productos usados como plaguicidas tienen un efecto perturbador sobre la actividad endocrina. Se ha demostrado experimentalmente que xenobióticos estructuralmente similares a hormonas pueden actuar como agonistas o antagonistas de hormonas endógenas. Los plaguicidas pueden presentar estos efectos, pero no a través de una exposición única durante el embarazo, sino por medio de pequeñas dosis continuas, capaces de acumularse en el tejido adiposo durante la vida de la mujer. En el embarazo, cuando la demanda nutricional aumenta, los depósitos de grasa se movilizan y las moléculas acumu-

ladas en este tejido, incluyendo aquéllas con actividad disruptora endocrina, se vierten al torrente sanguíneo donde difunden a los tejidos diana. d) Efectos sobre el desarrollo. La toxicidad sobre el desarrollo incluye efectos adversos sobre el organismo en desarrollo, que pueden resultar de la exposición a plaguicidas de cualquier progenitor antes de la concepción, de la exposición de la madre durante el periodo gestacional o de exposiciones posteriores al nacimiento, durante la maduración sexual.

8.1.3. Evaluación de riesgos El criterio habitual de evaluación de riesgos relacionado con la presencia de residuos de plaguicidas en alimentos es el IDA o DDA. Teniendo en cuenta que se trata de un valor promedio que cubre toda la vida, es posible que en determinados momentos se supere dicho valor sin que aparezcan efectos adversos sobre la salud, siempre y cuando la ingesta media diaria de plaguicida no exceda nunca el IDA. Sin embargo, este criterio no es del todo válido para determinados plaguicidas que presentan una importante toxicidad aguda.Teniendo en cuenta la posibilidad de que excursiones breves (pequeñas superaciones momentáneas o puntuales) del IDA pueden ocasionar toxicidad aguda, se ha establecido un nuevo índice de toxicidad, denominado “dosis de referencia aguda” (Acute Reference Dose, ARfD). En definitiva, se asume que la ingesta media diaria de plaguicida no debe superar el IDA y que las excursiones breves tampoco deben superar la ARfD. En el caso de los plaguicidas existe otro parámetro importante, aunque no toxicológico sino agronómico, que contribuye a preservar la salud pública: el LRM (límite residual máximo). Éste hace referencia a la máxima concentración legalmente permitida de residuos de plaguicidas en los alimentos de consumo (expresada en mg/kg). Esto significa un uso adecuado de plaguicidas por parte de los agricultores y permite la libre circulación de productos. La superación de los LRM indica la vulneración de las buenas prácticas agrícolas. Desde 1996 se implantó en la Unión Europea un programa denominado “monitorización de residuos de plaguicidas en productos de origen vegetal”. Dicho programa incluye el análisis de diferentes plaguicidas sobre varios miles de muestras

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vegetales, que van cambiando cada año, tanto en términos de productos vegetales escogidos como en términos de tipo de residuos de plaguicidas analizados. A lo largo de cuatro años (1996-1999) se estudió lo siguiente: • Productos vegetales: manzanas, tomates, lechugas, fresas y uvas (1996); mandarinas, peras, plátanos, judías y patatas (1997); naranjas, melocotones, zanahorias y espinacas (1998); coliflor, pimienta, trigo y melón (1999). • Plaguicidas: acefato, clorpirifós, metil-clorpirifós, metamidofós, iprodiona, procimidona, clortalonil (1996); acefato, carbendazina, clortalonil, clorpirifós, DDT, diazinón, endosulfán, metamidofós, iprodiona, metalaxil, metidatión, tiabendazol, triazofós (1997); acefato, benomilo, clorpirifós, metilclorpirifós, deltametrín, maneb, diazinón, endosulfán, metamidofós, iprodiona, metalaxil, metidatión, tiabendazol, triazofós, permetrina, vinclozolina, γ-cialotrina, metil-pirimifós, mercabam (1998 y 1999).

8.2. Metales La eliminación de metales pesados procedentes de emisiones, vertidos tóxicos, etc. constituye una de las principales consecuencias de la contaminación industrial. Aun cuando la concentración existente en el medio ambiente no suele ser excesivamente importante, el enorme poder de acumulación y persistencia ambiental, junto a la elevada toxicidad de estos compuestos, determina la posibilidad de generar importantes problemas toxicológicos, siendo por tanto esencial su estudio en Toxicología Alimentaria. Un aspecto clave en la toxicidad de los iones metálicos es la dosis, ya que en algunos casos éstos actúan como constituyentes esenciales de los seres vivos y su deficiencia puede conllevar la aparición de problemas de salud. Así, por ejemplo, el flúor, cuando se encuentra disminuido, favorece los procesos cariogénicos dentales; cuando el selenio es deficitario son menos eficientes los sistemas enzimáticos defensivos frente al estrés oxidativo. Esto determina en ocasiones su empleo como suplementos dietéticos. Sin embargo, algunos de ellos, entre los que se incluyen los anteriores (flúor, cobre, selenio, etc.) son capaces de ocasionar también alteraciones cuando se hallan en exceso, existiendo un margen muy estrecho entre lo que sería

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la dosis tóxica y los requerimientos nutricionales, a diferencia de lo que ocurre en otros (por ejemplo, arsénico, plomo, mercurio o cadmio) los cuales son elementos típicamente tóxicos sin que hasta el momento se les haya atribuido un papel esencial en el organismo. Otro de los aspectos interesantes es la forma química. Usualmente la forma metálica (elemental) no suele ser tóxica salvo excepciones (vapor de mercurio), mientras que las formas iónicas (sales orgánicas e inorgánicas) son bastante tóxicas. Por otra parte, la toxicidad en muchos casos va asociada a la presencia o ausencia de otros constituyentes. Así, por ejemplo, el efecto tóxico del cobre es mayor cuando existe un déficit de molibdeno o azufre, mientras que la presencia de calcio disminuye la toxicidad por zinc. No obstante, se pueden establecer unas características generales respecto a los efectos tóxicos de los metales; entre ellas se encuentran: • Suelen acumularse en el organismo, presentando una gran afinidad por los grupos -SH (tiol o sulfhidrilo) de las enzimas (por ejemplo, el arsénico bloquea el complejo piruvato deshidrogenasa). Esta fijación selectiva por afinidad química puede determinar que, aun cuando el nivel de exposición sea relativamente bajo, se vayan acumulando en el organismo hasta producir el efecto tóxico diferido. • Su toxicidad aumenta con el grado de oxidación. • Existen numerosos factores capaces de modificar la toxicidad de los metales pesados. Entre ellos se encuentran posibles alteraciones patológicas que afecten al riñón (esencial en la excreción de metales), mayor o menor permeabilidad de la mucosa intestinal, interacción con otros alimentos de la dieta (por ejemplo, el calcio compite con el plomo; la vitamina D favorece la absorción intestinal de plomo, etc.), situaciones de ayuno, la edad, etc.

8.2.1. Plomo El plomo es un metal ubicuo y su empleo en utensilios de cocina se remonta sobre todo a la época romana. Los romanos trataban estos utensilios (normalmente de cobre) con aleaciones que contenían plomo. También se empleó en la fabricación y conservación de vinos; en numerosas recetas se preparaba por calentamiento un jarabe de uva (“sapa”) en recipientes recubiertos de plomo,


lo que favorecía su conservación además de conferirle un sabor particular y apreciado. Incluso, se describieron intoxicaciones por este metal en los EE UU por consumo de whisky que había sido destilado en radiadores de automóviles que contenían plomo en sus soldaduras. Probablemente uno de los principales problemas del plomo es su gran facilidad de disolución por ácidos débiles (carbónico), ácidos orgánicos (cítrico, acético, tartárico, etc.) y ácidos grasos liberados a partir de procesos de enranciamiento. Actualmente se han suprimido numerosas fuentes de exposición que hasta hace poco tiempo causaban problemas de contaminación alimentaria. Entre las principales fuentes se encuentran: • Las latas de conserva, especialmente donde se almacenaban alimentos en escabeche o zumos de frutas, que poseían una soldadura que contenía plomo, la cual podía solubilizarse en contacto con el ácido acético. En la actualidad las latas poseen un revestimiento interno y además se ha suprimido este tipo de soldaduras. • Los utensilios de barro y cerámica coloreados y/o vitrificados con esmaltes plumbíferos (a base de sulfuro de plomo). • Los recipientes de vidrio al plomo. • Las redes de conducción de agua eran de plomo. En la actualidad se han sustituido por PVC, un material inerte. Así, las aguas duras, procedentes de terrenos graníticos, podían arrastrar plomo de las tuberías. • Los vehículos a motor, que hasta hace poco utilizaban como antidetonante en la gasolina “con plomo” un derivado orgánico: el tetraetilato. Éste ha sido el responsable de la contaminación por deposición sobre hojas y frutos en los alrededores de autopistas o carreteras muy transitadas. En la actualidad su uso está prohibido en España. • El vino, y muy especialmente, el rosado y el blanco, de reacción más ácida. El origen es múltiple: insecticidas tratados con arseniato de plomo o bien procedente de las láminas emplomadas que recubren los tapones de las botellas; cuando el corcho se seca y se retrae en botellas que han sido almacenadas horizontalmente durante un cierto tiempo, el alcohol se oxida a ácido acético, el cual puede solubilizar la lámina, formando acetato de plomo. La media de plomo en los alimentos se estima entre 0,05 y 0,2 μg/g y en agua de 10 a 20 μg/l. El

comité de expertos de la FAO/OMS recomendó que la ingesta semanal por persona no excediera 25 μg/kg de peso. Para el caso del agua de bebida, se ha establecido como valor guía el de 0,05 mg/l. En relación con el plomo que pueda desprenderse de determinados utensilios cerámicos, la Organización Internacional para la Estandarización estableció como límites máximos 1,7 mg/dm2 para los planos y 2,5 a 5,0 mg/l en solución para los cóncavos. Los límites que propuso la UE en 1997 fueron de 0,5 mg/kg/día en pescados en general, excepto para raya y platija que fue de 1 mg/kg/día. En moluscos y crustáceos es de 2 mg/kg/día. El plomo en Toxicología Alimentaria es responsable sobre todo de intoxicaciones crónicas dado su carácter acumulativo (sigue el metabolismo del calcio, de ahí que pueda almacenarse en forma de depósitos, sobre todo en tejido óseo -zonas epifisarias-, pudiendo movilizarse en determinadas situaciones de recambio metabólico de calcio). Se establece como concentración límite sin efectos biológicos la de 35 μg/100 ml de sangre. Clásicamente se pueden distinguir cuatro grandes efectos: a) Efectos hematológicos. Son de dos tipos: metabólicos y morfológicos. Los efectos metabólicos son debidos a la inhibición de diversas enzimas implicadas en la biosíntesis del grupo hemo: • Ácido δ-aminolevulínico deshidratasa (cataliza la conversión del ácido δ-aminolevulínico en porfibilinógeno). Es el más específico y selectivo, pudiendo emplearse como bioindicador de respuesta o efecto frente al plomo. • Coproporfirinógeno oxidasa (cataliza el paso de coproporfirinógeno III a protoporfirinógeno). • Hemosintetasa o ferroquelatasa (conduce a la formación del grupo hemo, al incorporar un átomo de Fe2+ en el núcleo tetrapirrólico de la protoporfirina IX o zinc-protoporfirina). Los efectos morfológicos se traducen en la aparición de hematíes con granulaciones basófilas (formadas por hierro no hemínico, ribosomas y RNA). La consecuencia hematológica más importante es una disminución importante de la hemoglobina y una anemia (tinte terroso de la piel). b) Efectos sobre el sistema nervioso central. Es posible la aparición de un cuadro de encefalopatía, sobre todo en niños, a partir de 50

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μg/100 ml. Se caracteriza por cefaleas, irritabilidad, pérdida de memoria, etc. Como secuelas más importantes se incluyen epilepsia e hidrocefalia. c) Efectos sobre el sistema nervioso periférico. Las alteraciones más importantes se ponen de manifiesto en el electromiograma. Pueden aparecer enlentecimientos en la conducción motora, fibrilaciones, disminución del número de unidades motoras que intervienen en la contracción máxima, etc. Pueden también observarse alteraciones sensoriales. Cuando la afectación es más intensa existe una neuritis consistente en una parálisis radial que afecta a la extensión de los dedos y respeta al supinador largo, con lo que no pueden extenderse el medio y anular originando la clásica “mano de hacer cuernos”. d) Otros efectos. En la actualidad es muy difícil que aparezca un saturnismo crónico final con afectación glomerular y un cuadro de gota. En la fase de saturnismo aparece el denominado “cólico saturnino” acompañado de dolor intenso y difuso, vómitos, diarrea de evolución a estreñimiento pertinaz e importante afectación general. No obstante, este tipo de cuadros, que suelen ser relativamente frecuentes en el medio laboral, serían una excepción en Toxicología Alimentaria, donde los niveles de exposición son relativamente pequeños. También se ha descrito la capacidad del plomo para producir alteraciones cromosómicas, especialmente con cifras superiores a 65 μg/100 ml.

8.2.2. Mercurio Probablemente ha sido el metal que ha causado mayores problemas de origen alimentario. A lo largo de la historia se han producido varias intoxicaciones, entre las que destacan las de la bahía de Minamata (1953) en Japón, por consumo de pescado contaminado con metilmercurio, o la de Irak (1972), por consumo de pan preparado a partir de harinas obtenidas de trigo que era destinado a simiente y fueron tratadas con fungicidas organomercuriales. Desde el punto de vista de la Toxicología Alimentaria las fuentes de intoxicación más importantes son el tratamiento con fungicidas organomercuriales de las semillas y los vertidos industriales sobre las aguas continentales o marinas. En general, los vertidos suelen ser en forma

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inorgánica; no obstante, los peces (y muy especialmente los túnidos -atún, caballa, melva, bonito, etc.-) son capaces de metilarlo gracias a los microorganismos presentes en sus branquias o bien los que existen en el plancton marino que les sirve de alimento, originando mayoritariamente monometil y dimetil mercurio. En algunos pescados se han encontrado cifras que oscilan entre 10 y 1.500 ng/g). No hay que olvidar, por otra parte, que las formas orgánicas son mucho más tóxicas para la especie humana. Por tanto, la principal fuente de contaminación de los alimentos (> 90%) corresponde al mercurio orgánico, y en general deriva de los productos de la pesca. La contaminación por vía radicular a partir de las plantas suele ser mínima. En general, y a excepción de las setas, los alimentos de origen vegetal no van a estar contaminados. Se han descrito también aportes importantes en frutos secos (nueces, almendras, etc.) y en algunos frutos frescos (frambuesas, etc.). El Comité de Expertos en Aditivos Alimentarios de la FAO/OMS establece un nivel de ingestión semanal tolerable provisional de 0,3 mg de mercurio total por persona, de los cuales, como máximo, no deberá haber más de 0,2 mg en forma de metil-mercurio; estas cantidades equivalen a 0,005 y 0,0033 mg, respectivamente, por kg de peso corporal. Cuando la ingestión de mercurio total con los alimentos exceda 0,3 mg por semana deberá investigarse también la concentración de los compuestos de metil-mercurio. La UE fijó en 1993 la concentración límite en pescados en 0,5 mg/kg/día. En España (BOE de 15-08-1991) se admite un límite de 1 mg/kg/día y una concentración máxima admisible en agua de 0,001 mg/l (BOE de 20-09-1990). La absorción de los compuestos inorgánicos de mercurio es poco importante (aproximadamente un 7%). Sin embargo, los orgánicos se absorben y se distribuyen muy bien gracias a su elevada liposolubilidad hacia el sistema nervioso central (atraviesan la barrera hematoencefálica). Como cuadro clínico destaca un síndrome cerebeloso atáxico, parestesias en manos y boca, alteración de la personalidad y estado de confusión mental. No hay que olvidar la posibilidad de efectos teratógenos de los derivados orgánicos del mercurio, lo cual se puso de manifiesto en la intoxicación de Minamata (es capaz de atravesar la barrera placentaria).


8.2.3. Arsénico El riesgo de contaminación alimentaria por arsénico se ilustró a principios del siglo XX en Inglaterra como consecuencia del consumo de cerveza contaminada con arsénico, como impureza del ácido sulfúrico empleado en la fabricación de glucosa (por hidrólisis del almidón). El arsénico está ampliamente distribuido en la naturaleza debido al uso de compuestos arsenicales empleados como plaguicidas (rodenticidas) y xiloprotectores (especialmente, el arseniato sódico, anhídrido arsénico y el anhídrido arsenioso). De todas las formas químicas, el arsénico trivalente y, más concretamente, el anhídrido arsenioso es el que presenta una mayor toxicidad. Los alimentos marinos son los que contribuyen al mayor aporte de este metaloide, especialmente si están en contacto con zonas donde se vierten residuos arsenicales. En ciertos animales marinos, especialmente en los crustáceos y mariscos, el arsénico tiende a concentrarse en forma de arsenobetaína. También en las algas se concentra como arsenofosfolípidos. El pescado en general contiene cifras entre 2 y 80 μg/g, las ostras de 3 a 10 μg/g y los mejillones entre 10 y 120 μg/g. Basándose en los datos disponibles, el comité mixto FAO/ OMS estimó como ingesta máxima diaria provisional para el arsénico inorgánico la cifra de 0,002 mg/kg de peso corporal, no valorando ninguna cifra para el caso de los arsenicales orgánicos en alimentos. En cualquier caso, la ingestión total diaria de arsénico por humanos no sometidos a exposición industrial suele ser inferior a 0,3 mg/día. La concentración máxima admisible en agua es de 0,5 mg/l de acuerdo al BOE de 20-09-1990. Los compuestos de arsénico presentes en las fuentes marinas son formas orgánicas metiladas, menos tóxicas que las inorgánicas. De ahí que sea muy importante la especiación analítica, ya que el arsénico inorgánico procede en su mayor parte de exposición ocupacional mientras que las formas orgánicas se suelen incorporar al organismo procedentes de la dieta (rica en mariscos); si únicamente se determina la cifra de arsénico total no se puede saber qué porcentaje corresponde a formas inorgánicas u orgánicas. En los efectos tóxicos crónicos debidos al arsénico destaca la posibilidad de carcinogénesis, sobre todo de piel. Además es capaz de provocar poli-

neuropatía sensitivo-motora dolorosa y ciertas alteraciones dermatológicas (hiperqueratosis palmo-plantar, bandas de Mees en las uñas, etc.).

8.2.4. Cadmio En la industria este elemento es utilizado como pigmento en la fabricación de pinturas, en fundiciones, fábricas de acumuladores, como producto de desecho del proceso de electrólisis conducente al cadmiado de metales, en diversos abonos, y en aditivos estabilizantes de plásticos. Otra posible fuente de contaminación procede del uso de piezas de alfarería coloreadas; algunos esmaltes, especialmente de color amarillo, pueden liberar cadmio al entrar en contacto con alimentos de reacción ácida. Una de las características más importantes del cadmio es su fácil transferencia del suelo a los vegetales, en lo que se diferencia notablemente del plomo. Este hecho hace que vegetales que han sido abonados con importantes cantidades de fosfato contengan cifras importantes de cadmio, al encontrarse como impureza en dichos abonos. El comité mixto de expertos de la FAO/OMS estableció como ingesta semanal tolerable provisional 400 a 500 μg/persona. La carne, pescado y frutas contienen aproximadamente entre 1 y 50 μg/kg y los cereales de 10 a 150 μg/kg. Los mariscos tales como mejillones y ostras pueden ser una mayor fuente de cadmio en la dieta, conteniendo entre 100 y 1.000 μg/kg. La UE (1997) estableció el límite legal de 0,05 mg/kg/día para pescados (excepto raya y platija), de 1 mg/kg/día para crustáceos (excepto cangrejo) y de 1,5 mg/ kg/día para moluscos y carne blanca de cangrejo. La concentración máxima admisible para el agua es de 0,005 mg/l. Respecto a los alimentos de origen animal, en general, no suelen tener cifras muy importantes de cadmio a excepción de los despojos (hígado, riñones, pulmón, etc.). Los cangrejos suelen ser los que acumulan mayores concentraciones. Las bebidas contienen cifras relativamente pequeñas, al igual que el agua de bebida (normalmente menos de 4 ppb). Respecto a los efectos tóxicos, el órgano diana por excelencia es el riñón, lo que justifica que la mayor parte de la clínica que caracteriza la in-

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toxicación por cadmio sea secundaria a la afectación renal. En la intoxicación crónica destaca una importante afectación renal consistente en una nefritis tubular intersticial de evolución a distal y sin alteración glomerular; ésta condiciona una “proteinuria cádmica” con aparición en la orina sobre todo de proteínas de bajo peso molecular (β2-microglobulina, etc.). A largo plazo se instaura una hipercalciuria que condiciona una afectación ósea con osteomalacia de origen renal que se acompaña de fuertes dolores óseos y fracturas patológicas. Además, el cadmio es capaz de inducir cáncer de próstata, testículos y pulmón.

8.2.5. Estaño Se trata de un elemento que se encuentra en muy pequeñas cantidades en alimentos de origen vegetal y animal. Hasta hace poco tiempo la principal vía de exposición alimentaria la constituían las latas de conserva. No obstante, el barnizado interior de las mismas ha reducido notablemente esta vía de contaminación. Suele ser muy poco tóxico, en parte debido a su mínima absorción intestinal. Al igual que el resto de los metales, es un tóxico tiol-privo, afectando numerosas actividades enzimáticas. No obstante, es importante destacar su capacidad de interferencia en el metabolismo de determinados oligoelementos (zinc, hierro, magnesio, cobre y selenio). También se ha comprobado que interfiere con el calcio disminuyendo su fijación ósea.

8.2.6. Selenio El selenio es el elemento nutricional y esencial capaz de provocar mayores efectos tóxicos. Es relativamente ubicuo, aunque hay zonas geográficas donde los suelos contienen mayor cantidad, y por tanto las plantas y los animales que lo captan están expuestos a un mayor riesgo toxicológico. Merece destacar la capacidad que poseen los cereales para captar el metal con mucha más avidez que otros vegetales. En humanos los efectos varían, desde lesiones de tipo dérmico y gastrointestinal, a hepáticas y neurológicas.

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8.2.7. Cobre Las fuentes de exposición industrial proceden de su empleo en la industria eléctrica y electrónica, en la fabricación de plaguicidas de uso frente a parasitosis de viñedos (concretamente el sulfato de cobre), así como en aleaciones con otros metales. Las ostras son los mariscos que más captan y acumulan cobre. En general, el pescado es mucho más sensible al cobre; respecto al mundo animal, la especie más sensible es la oveja. Teniendo en cuenta las necesidades dietéticas de cobre calculadas en torno a 0,05 mg/kg de peso, el comité FAO/OMS fijó un valor provisional para la ingesta máxima diaria admisible de 0,5 mg/kg de peso corporal. El nivel guía (para el agua) en España (BOE de 15-081991) es de 0,1 mg/l.

8.3. Hidrocarburos clorados: bifenilos policlorados (PCB) y tetraclorodibenzodioxina (TCDD) Los bifenilos policlorados (PCB) son una familia de más de 200 congéneres que estructuralmente presentan dos anillos fenólicos unidos y diverso grado de cloración en su molécula. Debido a su toxicidad y persistencia ambiental, al final de la década de los setenta del siglo pasado se prohibió su producción y uso en la mayoría de los países industrializados. Se han documentado dos intoxicaciones colectivas, una en Japón en 1968 (Yusho) y otra en Taiwán en 1979 (Yucheng), con entre mil y 2.000 personas adultas expuestas accidentalmente a altas concentraciones de bifenilos policlorados y otros hidrocarburos polihalogenados a través de aceite de arroz contaminado. En ambos episodios, la exposición intraútero o neonatal se ha asociado con determinados trastornos cognitivos y del comportamiento, de duración más o menos larga. Estos agentes poseen una gran estabilidad y liposolubilidad, lo que determina que puedan acumularse principalmente en tejido adiposo. Entre las principales aplicaciones de los bifenilos policlorados destacan su uso como plastificantes, material dieléctrico e ignífugo, síntesis de plaguicidas, etc. Se han detectado niveles importantes en animales que viven cercanos a industrias donde se vierten estos


contaminantes; entre ellos se encuentran truchas, salmones, garzas, etc. Los efectos tóxicos que producen incluyen alteraciones genotóxicas, cloracné e hipertrofia hepática. Existe evidencia experimental de que los bifenilos policlorados producen disfunción tiroidea (hipotiroidismo) así como un cierto efecto estrogénico. La 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (2,3,7,8TCDD) es la dioxina más importante y presenta una gran toxicidad derivada en parte de su gran liposolubilidad y persistencia ambiental. Entre las principales fuentes de contaminación se encuentran los procesos de incineración de materia orgánica que contenga cloro y la síntesis de herbicidas clorofenoxiácidos a partir del triclorofenol. Entre los efectos tóxicos se puede destacar su nefrotoxicidad y el desarrollo de cloracné. Además, es un agente cancerígeno y teratogénico. En la actualidad existe cierta preocupación sobre los efectos adversos derivados de la exposición a dioxinas y furanos policlorados (PCDD y PCDF, respectivamente), así como frente a otros compuestos tipo dioxina, como los bifenilos policlorados. Y ello a raíz de los recientes episodios de contaminación de alimentos por dioxinas, como el ocurrido en Bélgica en mayo de 1999 en el que un tanque de almacenamiento de grasa animal se contaminó con bifenilos policlorados y dioxinas. Más del 90% de la exposición humana a estos agentes ocurre a través de la dieta, por lo que la OMS propuso una ingesta diaria tolerable (IDT) inferior a 4 pg de TEQ-I (equivalentes tóxicos internacionales) por kg de peso con objeto de garantizar la ausencia de efectos adversos sobre la salud de los consumidores. Estudios en diferentes países europeos, entre ellos España, han puesto de manifiesto que con la dieta habitual es muy raro que se sobrepasen dichos niveles. Los principales productos alimenticios que contienen estas sustancias son el pescado, los productos lácteos y la carne (vacuno y huevos representan el 70% del total de contaminación de las carnes).

9. Residuos de medicamentos en alimentos Se pueden definir como aquellas sustancias farmacológicamente activas (principios activos, meta-

bolitos, excipientes) que permanezcan en productos alimenticios obtenidos de animales tratados con medicamentos veterinarios. El origen de los residuos puede ser consecuencia de la utilización de medicamentos con fines: a) Terapéuticos, especialmente cuando el animal es tratado inmediatamente antes del sacrificio. b) Profilácticos o preventivos, con lo cual no debe haber problemas ya que se trata de dosis subterapéuticas. c) Promoción del crecimiento, con objeto de aumentar la ganancia de peso/día. En general, las concentraciones que suelen encontrarse en las diversas muestras (orina, heces, leche, huevos, despojos, etc.), son muy bajas, o incluso nulas, siempre que hayan sido empleados a dosis terapéuticas. También dependerá del tipo de medicamentos veterinarios utilizados. Si su utilización es limitada (por ejemplo en situaciones concretas para tratar una enfermedad) el riesgo disminuye de forma notable, mientras que cuando se hace un uso intensivo a gran escala, el riesgo aumenta. Sin embargo, el problema esencial radica en la estimación del riesgo para el consumidor, ya que la sintomatología en la especie humana a altas dosis no es de ninguna forma comparable con la que pueda aparecer derivada de pequeñas concentraciones existentes en los alimentos. Entre los datos que apuntan hacia un peligro limitado en el caso de residuos de medicamentos en alimentos, se pueden citar: • Biotransformación del medicamento en el animal. • Biodisponibilidad limitada de los residuos. • Niveles de residuos detectados (en general, bajos). • Biotransformación de los residuos en el hombre. De todo lo anterior podría apuntarse que los riesgos derivados de la presencia de residuos de medicamentos en alimentos no representa un problema de toxicidad aguda, sino más bien de efectos a largo plazo. Entre ellos destacan los posibles efectos teratogénicos, carcinogénicos, efectos sobre la reproducción y el desarrollo y reacciones alérgicas. Sin duda, otro aspecto a tener en cuenta son las posibles acciones que se ejerzan sobre niños, ancianos o bien personas con deficiente estado de salud.

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Por otra parte, la tolerancia y niveles se establecen para alimentos crudos, frescos o no cocinados, de ahí que los tratamientos culinarios y la congelación puedan afectar a dichos niveles, normalmente con una disminución de los mismos. Así por ejemplo, mientras las tetraciclinas se degradan con el aumento de temperatura, la estreptomicina y cloranfenicol son termoestables a 100 ºC durante aproximadamente 2 horas. Asimismo, las penicilinas se degradan con la congelación. Con respecto al marco legislativo, la legislación europea, y más concretamente el Reglamento 2377/1990, indica la importancia actual del empleo de medicamentos en veterinaria y, por tanto, la posibilidad de que aparezcan residuos en los animales tratados, siendo necesario establecer unos límites residuales máximos que garanticen la salud del consumidor. La legislación española recoge, por medio del Real Decreto 1749/1998, las medidas de control aplicables a determinadas sustancias y sus residuos en los animales productores y sus productos, ampliando la vigilancia y los productos recogidos en el Plan Nacional sobre Residuos (RD 1262/1989) en los animales y carnes frescas. Se establecen dos grandes grupos: • Sustancias con efectos anabolizantes y sustancias no autorizadas. • Medicamentos veterinarios y contaminantes. A continuación se resumen los principales medicamentos de uso en veterinaria.

9.1. Antibióticos Son probablemente uno de los grupos más utilizados en medicina veterinaria para la profilaxis y tratamiento de enfermedades infecciosas. Entre los grupos más importantes se encuentran: aminoglucósidos, β-lactámicos, macrólidos, péptidos, sulfonamidas, tetraciclinas, cloranfenicol, etc. Se emplean con una doble finalidad: como antibacterianos o como promotores del crecimiento. Los peligros derivados del uso como antibacterianos son poco probables debido a que se emplean normalmente a dosis bajas. Se pueden derivar efectos alergénicos, sobre todo por el uso de penicilinas y tetraciclinas, en aquellos casos en que exista una sensibilización previa. Sin

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duda, en el caso de las penicilinas el riesgo mayor deriva de la posibilidad de que se desencadenen reacciones anafilácticas agudas que, aun cuando su incidencia es extremadamente baja (0,04 a 0,2%), conllevan una extraordinaria gravedad. Es de especial interés la contaminación de los productos lácteos en general (yogur, queso, etc.) ya que el tratamiento de elección en las mastitis bovinas es la administración de penicilina intramamaria, que se elimina por la leche en un 80 a un 90% sin metabolizar, de ahí que la leche pueda presentar altos niveles de esos antibióticos. Otra consecuencia que puede derivarse de la ingestión de pequeñas dosis de antibiótico presentes en los alimentos es la aparición de fenómenos de resistencia a los antibióticos en las enfermedades bacterianas en el hombre. En cuanto al mecanismo de acción de los antibióticos que actúan como promotores del crecimiento, se pueden citar: • Modificadores de la digestión en el rumen (por ejemplo, avoparcina y monensina), que originan una disminución de la producción de ácido butírico y acético y metano y un aumento de la producción de ácido propiónico, lo que determina una mayor disponibilidad energética y un aumento en la síntesis de glucosa por el hígado. En definitiva, permiten un mejor aprovechamiento de los alimentos. • Ionóforos (por ejemplo, monensina, salinomicina y narasina), que condicionan un aumento en la presión osmótica con la consiguiente entrada de agua en la célula bacteriana, lo que determina una alteración en la estructura celular, eliminando así bacterias que normalmente limitan la absorción de nutrientes. Como efectos específicos destacan los originados por sulfamidas y cloranfenicol. Las sulfonamidas son capaces de desencadenar reacciones alérgicas, trastornos del tracto urinario, alteraciones sanguíneas y, lo más importante, efectos tóxicos a largo plazo constatados mediante estudios de carcinogénesis; así, se ha comprobado que la sulfametacina es capaz de producir tumores de tiroides en ratas macho. Con respecto al cloranfenicol, el peligro para el consumidor es relativo ya que en principio se requerirían dosis mucho mayores. No obstante, las reacciones indeseables más importantes y que pueden originarse como consecuencia, al


menos teórica, de residuos de medicamentos en alimentos son las reacciones de hipersensibilidad y la anemia aplásica, ésta última no dependiente de la dosis y al parecer relacionada con el grupo nitro de la estructura química, que al ser metabolizado por las bacterias intestinales originaría un intermediario reactivo, a su vez influenciado por la predisposición genética.

9.2. Antitiroideos o tireostáticos Son sustancias que rebajan el metabolismo basal por alteración de la síntesis, secreción o acción periférica de la hormona del tiroides. Su uso recomendado es en los casos de hiperfunción tiroidea, pero sin embargo, también se emplean de forma clandestina para aumentar la ganancia de peso favoreciendo la deposición de grasa. Entre los posibles efectos tóxicos agudos figuran reacciones de hipersensibilidad, agranulocitosis y otros efectos menores. En cuanto a efectos a largo plazo la mayoría de agentes tireostáticos (tiourea, tiouracilo, tioacetamida, etc.) son cancerígenos (tiroides, hígado) en animales de experimentación.

9.3. Sustancias anabolizantes o promotoras del crecimiento Es bien conocido que el sexo afecta a la tasa de crecimiento y constitución física de los animales. En el macho el crecimiento suele ser más rápido y con un menor contenido de grasa. Las sustancias anabolizantes producen un aumento de la síntesis proteica y al mismo tiempo evitan el exceso de grasa, proporcionando unas carnes de mejor calidad. Entre los anabolizantes están los de origen natural o endógenos (17-β estradiol, progesterona y testosterona) y los de síntesis o exógenos (dietilestilbestrol, acetato de trembolona y zeranol). Los peligros a considerar después de la ingestión de residuos de anabolizantes son básicamente de dos tipos: efectos hormonales secundarios (poco importantes) y efectos cancerígenos (demostrados en varios tejidos y distintas especies, incluido el hombre), especialmente en el caso del dietilestilbestrol. Parece ser que actúan como moléculas epigenéticas o promoto-

ras; no obstante, la acción se manifiesta a dosis muy alejadas de las detectadas en residuos.

9.4. Antiparasitarios Tienen la finalidad de reducir la carga parasitaria a niveles tolerables en zonas con abundante número de animales (perreras, etc.). Se clasifican en dos grandes grupos: los ectoparasitarios, constituidos esencialmente por los plaguicidas, y los endoparasitarios que engloban a los antihelmínticos y los coccidiostáticos. Estos últimos son más interesantes desde el punto de vista de los residuos. Entre los antihelmínticos merecen destacarse: levamisol, benzimidazoles y avermectinas. En los estudios de toxicidad, aún incompletos, llevados a cabo con el levamisol se ha comprobado el desarrollo de anemia hemolítica en perros en los ensayos a corto plazo (90 días), degeneración del epitelio germinal testicular en los estudios a largo plazo, alteraciones en la reproducción (bajo peso al nacer, disminución en la supervivencia, etc.) y genotoxicidad potencial al dar positivo el test de aberraciones cromosómicas y el de intercambio de cromátides hermanas. Los benzimidazoles son, en general, poco tóxicos. Se requerirían dosis muy elevadas para generar efectos tóxicos. Las avermectinas son reducidas al 50% con los tratamientos culinarios de cocción o fritura y no poseen efectos carcinogenéticos ni teratogénicos excepto a altas dosis, que difícilmente se encontrarían en los alimentos. Los coccidiostáticos son empleados en el tratamiento de la coccidiosis, enfermedad altamente contagiosa causada por protozoos del género Eimeria y que afecta principalmente a pollos, y en menor proporción a cerdos, vacas y ovejas. Hasta el momento, los estudios de toxicidad llevados a cabo no son lo suficientemente concluyentes como para afirmar que puedan o no tener efectos mutagénicos o carcinogenéticos.

9.5. Agonistas β-adrenérgicos Se emplean en el tratamiento de las afecciones broncopulmonares. Sin embargo, se han utilizado

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clandestinamente como promotores del crecimiento debido a su actividad repartidora, que aumenta la masa muscular disminuyendo a la vez el tejido graso. Parece que actúan reduciendo la descomposición de proteínas y estimulando la lipólisis. El más conocido entre ellos es el clenbuterol, aunque las dosis empleadas para conseguir este efecto son bastante pequeñas, motivo por el que el riesgo derivado de residuos disminuye de forma notable.

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9.6.Tranquilizantes Se emplean normalmente en la sedación previa a la anestesia y sobre todo en la preparación para el transporte con objeto de evitar el estrés que disminuiría la calidad de la carne. Se emplean así fenotiacinas, butirofenonas, benzodiacepinas, dibenzoxacepinas, etc., que suelen eliminarse de forma completa en un periodo que oscila entre uno y siete días y no representan un riesgo apreciable para el consumidor.


10. Resumen  Existen numerosos riesgos tóxicos en los alimentos como consecuencia de diversas fuentes, entre las que destacan la producción agroalimentaria (plaguicidas), la contaminación medioambiental (metales pesados), la transformación de los alimentos (envasado, tratamientos térmicos, almacenaje, etc.), la contaminación natural fúngica, etc.

la importancia de la pirólisis de aminoácidos -triptófano y glutámico- y la consiguiente generación de aminas heterocíclicas de elevadísimo potencial mutagénico. Además, las reacciones de epoxidación a partir de grasas peroxidadas y de la autooxidación de ácidos grasos poliinsaturados engendran compuestos genotóxicos.

 Sin duda uno de los principales aspectos de la Toxicología moderna y, en especial de la Toxicología Alimentaria, es la evaluación del riesgo y la evaluación de la toxicidad. Se hace indispensable en esta rama de la Toxicología disponer de unos parámetros de toxicidad que aseguren, al menos con bastante probabilidad, la inocuidad en la ingesta de un determinado compuesto alimenticio. Especial relevancia adquiere este punto en el caso de los aditivos alimentarios, que antes de ser puestos en el mercado deben pasar unos controles estrictos (ensayos de toxicidad) que garanticen que no plantean problemas de salud para el consumidor.

 En el Capítulo se han descrito los principales tratamientos térmicos y la conservación por productos químicos, destacando las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos, explicando en general qué se persigue con la conservación de los alimentos y las posibles implicaciones sobre la calidad higiénica, organoléptica y el valor nutricional. Se alude también a los materiales que pueden entrar en contacto con los alimentos (madera, vidrio, etc.). En general se expone la inocuidad de la madera, la limitación del plomo en el vidrio, el uso de polímeros superiores en los plásticos y los principales problemas derivados del posible contacto con metales a través de latas de conserva, etc.

 Igualmente es interesante la presencia de sustancias tóxicas naturales en los alimentos. Destacan aquí las sustancias antinutritivas y más concretamente las antiamilasas, los inhibidores de la soja que impiden la utilización de proteínas, los principales bociógenos alimentarios o aquellas sustancias que inactivan o aumentan los requerimientos vitamínicos con especial interés de los inhibidores de la tiamina o vitamina B1. También cabe destacar aquellas sustancias con actividad polivalente, los glucósidos y aminoácidos tóxicos y la hemaglutininas. Finalmente, es necesario incidir en aquellas toxinas de origen animal, entre las que destacan la saxitoxina íntimamente ligada a las mareas rojas contaminadas por dinoflagelados, la tetrodotoxina, la ciguatoxina y la escombrotoxina.

 También se hace un estudio de los compuestos más importantes desde el punto de vista de la contaminación medioambiental: plaguicidas, metales pesados, bifenilos policlorados y dioxinas. Se plantea el origen más frecuente de la contaminación por plaguicidas, el problema de la persistencia en los organoclorados, el uso intensivo cada vez más frecuente de las piretrinas sintéticas y los aspectos generales de acción tóxica agudos y crónicos. Igualmente se aborda el estudio de los metales pesados más frecuentes en Toxicología Alimentaria; es el caso del plomo y su posible disolución por ácidos orgánicos, la metilación del mercurio inorgánico a través de microorganismos acuáticos y su acúmulo en túnidos, los efectos tóxicos más frecuentes, los límites legales en alimentos, etc.

 Especial atención merece el papel de los ahumados y de los tratamientos térmicos en la generación de hidrocarburos aromáticos policíclicos, y en concreto, la importancia de las grasas. Será interesante además saber el posible papel genotóxico de los principales prototipos de hidrocarburos aromáticos policíclicos, y más en concreto, del benzo(a)pireno. Destacar asimismo

 Para finalizar, se exponen los objetivos básicos que se persiguen en el uso de medicamentos en animales destinados al consumo humano y las implicaciones toxicológicas hipotéticas sobre la especie humana. Se indican los grupos de medicamentos empleados en medicina veterinaria comentando su uso, así como los posibles riesgos con especial referencia a la genotoxicidad.

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11. Bibliografía También se indican las características toxicológicas de los principales macromicetos. Hodgson E, Levi PE. Pesticides: an important but underused model for the environmental health sciences. Environ Health Perspect 1996; 104: 97-106. Revisión donde se sistematizan los efectos crónicos más importantes en relación con la exposición a plaguicidas. Cameán A, Repetto M. Estado actual de la toxicología alimentaria. En: Repetto M (ed.). Toxicología avanzada. Díaz de Santos. Madrid, 1995. Capítulo de libro que muestra una visión general de la Toxicología Alimentaria, recogiendo aquellos aspectos fundamentales. En el mismo se recogen algunos temas que no se tratan en ningún otro libro en relación con la contaminación alimentaria (ejemplos: síndrome del aceite tóxico, radionúclidos en alimentos, el accidente de Chernobil o las características toxicológicas de las aguas potables). Concon JM. Food toxicology. Marcel Decker Inc. New York, 1988. Sin duda constituye el libro más importante de Toxicología Alimentaria (compendio). No obstante, es muy extenso e intenso en el tratamiento de los temas y, al no ser una obra editada en España, no recoge aquellos aspectos legales reglamentados (límites, aditivos, etc.). Derache J. Toxicología y seguridad de los alimentos. Omega. Barcelona, 1990. Libro que aborda toda la Toxicología Alimentaria. Trata correctamente los temas; sin embargo a veces la traducción no es muy afortunada (obra original francesa) y en la evaluación de la toxicidad está desfasada en algunos aspectos; no obstante, se contemplan de forma detallada prácticamente todos los estudios de toxicidad tanto in vivo como in vitro. Trata también un aspecto interesante que no ha sido abordado en este Capítulo, que es alimentación y cáncer. Gil Hernández F, Gil Hernández A. Nuevos oligoelementos con valor nutricional. En: Tojo R (ed.). Tratado de nutrición pediátrica. Doyma. Barcelona, 2001; Capítulo 17: 245-55. Capítulo de libro donde se indican aquellos elementos que, aun cuando son potencialmente tóxicos, pueden llegar a tener un papel esencial. Gil Hernández F, Mataix Verdú J. Toxicología alimentaria. En: Mataix Verdú J (ed.). Nutrición y alimentación humana, Tomo I. Nutrientes y alimentos. Ergon. Madrid, 2002; Capítulo 21: 471-94. Capítulo de libro donde se da una visión integrada aunque breve de la Toxicología Alimentaria. Gisbert Calabuig, JA. Medicina legal y toxicología, 5ª ed. Masson. Barcelona, 1998. Libro clásico de Toxicología donde se estudia con gran detalle el fenómeno tóxico (fases toxicocinética y toxicodinámica).

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Klaassen CD. Casarett and Doull’s toxicology. The basic science of poisons, 5 th ed. MacGraw-Hill. New York, Oxford, 1996. Sin duda uno de los mejores y más clásicos libros de Toxicología. Recoge todos aquellos aspectos de Toxicología General (fenómeno tóxico, evaluación de la toxicidad, etc.). Lehane L, Lewis RJ. Ciguatera: recent advances but the risk remains. Int J Food Microbiol 2000; 61: 91-125. Artículo que presenta la ciguatera (ciguatoxina), desde diferentes puntos de vista (ambiental, clínico, etc.). Lindner E. Toxicología de los alimentos, 2ª ed. Acribia. Zaragoza, 1995. Libro que recoge algunos temas de Toxicología Alimentaria. No demasiado extenso, fácil de lectura y sintético. Bastante bien estructurado. Trata fundamentalmente las toxinas de origen natural, las micotoxinas, los tóxicos originados durante la preparación o almacenaje de los alimentos y los aditivos alimentarios. Aparece un tema que no trata prácticamente ningún libro, que es el de las alergias alimentarias. Nasreddine L, Parent-Massin D. Food contamination by metals and pesticides in the European Union. Should we worry? Toxicol Lett 2002; 127: 29- 41. Importante revisión de evaluación de riesgos por metales y pesticidas en la UE. Repetto M. Toxicología fundamental, 3ª ed. Díaz de Santos. Madrid, 1997. Libro de Toxicología general. Globalmente está bien y suele ser fácil de seguir por el alumnado. Shibamoto T, Bjeldanes LF. Introducción a la toxicología de los alimentos. Acribia. Zaragoza, 1996. Libro que recoge toda la Toxicología Alimentaria excepto los ensayos de toxicidad y la evaluación del riesgo. Taylor SL, Scanian RA. Food toxicology. A perspective on the relative risks. Marcel Decker Inc. New York, 1988. Libro que incide sobre todo en la evaluación del riesgo en alimentos. Tu AT. Food poisoning. En: Handbook of Natural Toxins, Vol. 7. Marcel Decker Inc. New York, 1992. Libro que trata de forma específica las toxinas de origen natural de los alimentos.


12. Enlaces web

 www.fda.gov  www.vhp.nus.sg/PID  www.atsdr.cdc.gov  www.foodstandards.gov.uk  www.intox.org  www.who.int/pcs  www.defra.gov.uk/maff_redirect.htm  www.sis.nlm.nih.gov/sis1  www.epa.gov  www.who.int/en

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Tratado.de.Nutricion.tomo2

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