NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA MEJORAR LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
Los ciudadanos de los países desarrollados tienen sobradas razones para preocuparse por la calidad y seguridad de los alimentos que consumen. El número de enfermedades producidas por los alimentos ha aumentado a lo largo de los últimos 20 años. Se estima que en la actualidad y anualmente ! de cada " europeos y ! de cada # estadounidenses padece una to$iinfecci%n por el consumo de alimentos en mal estado. Estas enfermedades producen 20 muertes cada mill%n de habitantes y cuestan a sus gobiernos &billones de euros'. La (rganizaci%n )undial de la Salud *()S+ calcula que 2 millones de niños mueren al año por enfermedades transmitidas por los alimentos y el agua. ,or otra parte la &diarrea de los -iaeros' que es la enfermedad m/s comúnmente contraída por los -isitantes a los países en desarrollo se ha estimado que afecta a entre el 20 y el 01 de los " millones de -iaeros que anualmente atra-iesan las fronteras de estos países.
¿Cuáles son las causas del !o"le#a$
El consumo de nue-os alimentos que se procesan con -ieas tecnologías o con nue-os mtodos toda-ía no suficientemente contrastados es una de las m/s importantes. Esta es la causa de la &aparici%n' de los microorganismos microorganismos denominados &pat%genos emergentes' que incluyen a especies de grmenes que tradicionalmente no constituían un problema importante para la salud. El desarrollo de nue-os alimentos potencia en ocasiones su crecimiento frente al de otros pat%genos &tradicionales'. El cambio de los mtodos con-encionales de producci%n animal y -egetal fa-orece la aparici% aparici%n n de nue-as nue-as enfermeda enfermedades des *síndrome *síndrome de las &-acas &-acas locas' locas' into$ica into$icaci%n ci%n por dio$inas etc.+ y el contagio de grandes grupos de animales y plantas con especies pat%genas bien conocidas. La concentraci%n en grandes compañías de las industrias agroalimentarias hace que un fallo en los sistemas de control de calidad afecte a un gran número de consumidores incluso de distintos países. ,or idnticas razones el cambio en los h/bitos de -ida con la creaci creaci%n %n de grand grandes es comedo comedores res colec colectiti-os os es tambi tambin n una una causa causa import important ante e del problema. 3inalmente los cambios demogr/ficos que han e$perimentado los países desarrollados han han condu conducid cido o a un aument aumento o consid considera erable ble de la pobla poblaci% ci%n n especi especial almen mente te sensib sensible le *4(,5S6 %-enes ancianos embarazadas e inmune deprimidos+.
¿Cuáles son las l%#%&ac%ones de las &ecnolo'(as &!ad%c%onales$
En la actualidad el único mtodo de conser-aci%n que simult/neamente garantiza la seguridad sanitaria de los alimentos es el calor. Sin embargo recientemente se ha demostrado que di-ersas especies microbianas pat%genas para el hombre *que originan una enfermedad+ son capaces de sobre-i-ir a los actuales tratamientos trmicos. 7dem/s alimentos aparentemente bien pasteurizados han sido responsables de gra-es to$iinfecciones alimentarias. El principal problema de los tratamientos trmicos radica en su inespecificidad dado que al tiempo que inacti-an microorganismos y enzimas producen una serie de cambios químicos en los componentes de los alimentos cuyas consecuencias son la perdida de su calidad nutriti-a sensorial y funcional. Esta circunstancia impide en muchas ocasiones incrementar la intensidad de los tratamientos actualmente utilizados y por tanto su seguridad sanitaria. ,or otra parte los cambios en los h/bitos de consumo y la mayor preocupaci%n del ciudadano medio por la calidad de los alimentos que consume han inducido a la industria alimentaria al desarrollo de nue-os productos mínimamente procesados. 8na de las principales limitaciones para la e$pansi%n industrial en este campo es la ine$istencia de mtodos de conser-aci%n e higienizaci%n adecuados que asegurando la conser-aci%n y salubridad de estos alimentos afecten mínimamente a su calidad.
¿E)%s&en soluc%ones a!a es&e !o"le#a$
La 9ecnología de los 7limentos est/ realizando en la actualidad un enorme esfuerzo para el desarrollo de nue-os mtodos de conser-aci%n e higienizaci%n de los alimentos. ,or una parte se intentan meorar en lo posible los actuales tratamientos trmicos buscando mtodos m/s eficientes de calentamiento como los microondas el calentamiento %hmico etc. ,or otra se intentan combinar di-ersas tecnologías que permitan reducir la intensidad de los tratamientos y de esta forma sus efectos sobre la prdida de calidad *por eemplo la adici%n de /cidos permite reducir la temperatura y el tiempo de esterilizaci%n de algunas conser-as -egetales+. 3inalmente se intentan buscar nue-os mtodos de tratamiento m/s específicos que permitan destruir de forma eficaz a los microorganismos y afecten mínimamente a la calidad de los alimentos. :entro de este último grupo los ultrasonidos y los campos elctricos pulsantes son dos de las tecnologías m/s prometedoras en fase de in-estigaci%n.
¿*u+ son los ul&!ason%dos$ ¿C,#o ueden usa!se$
Los ultrasonidos son ondas sonoras que resultan inaudibles para el hombre por su ele-ada frecuencia. 7l atra-esar los medios líquidos los ultrasonidos generan ciclos alternati-os de compresi%n y e$pansi%n y como consecuencia la aparici%n de burbuas de gas en la masa del líquido. En sucesi-os ciclos las burbuas crecen alcanzan un tamaño crítico y al superarlo implosionan *algo similar a retirar súbitamente el aire del interior de un globo+. 7l chocar entre sí las molculas del líquido como consecuencia del colapso se producen ondas de presi%n que se transmiten por el medio inacti-ando a las bacterias y disgregando la materia en suspensi%n. 7unque el efecto de este fen%meno denominado ca-itaci%n se conoce de antiguo su utilidad es muy limitada dada la escasa eficacia del proceso en las condiciones habituales de tratamiento. ;uestro grupo ha in-estigado la posibilidad de incrementar la intensidad de la ca-itaci%n mediante la aplicaci%n de ultrasonidos bao presi%n *)anosonicaci%n+ y potenciar la eficacia letal del proceso mediante la aplicaci%n simult/nea de calor *)anotermosonicaci%n+. En nuestro laboratorio se ha diseñado una instalaci%n que permite aplicar ultrasonidos y calor en condiciones perfectamente controladas de temperatura presi%n y amplitud de las ondas ultras%nicas. Esta instalaci%n nos ha permitido demostrar que la inacti-aci%n microbiana por ultrasonidos aumenta con la presi%n del sistema de forma que es posible diseñar tratamientos de manosonicaci%n que aumenten hasta !00 -eces la seguridad sanitaria conferida por un tratamiento de ultrasonidos a presi%n y temperatura ambiente. ,or otra parte es posible diseñar procesos de manotermosonicaci%n *ultrasonidos bao presi%n < calor+ a temperaturas moderadas que pueden actuar sinrgicamente aumentando &miles' de -eces la seguridad sanitaria que conferiría un tratamiento trmico a la misma temperatura. La )anosonicaci%n y=o la )anotermosonicaci%n pueden resultar especialmente útiles para la pasteurizaci%n y esterilizaci%n de alimentos líquidos contaminados con microorganismos muy resistentes al calor y para la de aquellos cuya composici%n aumenta de forma importante la termorresistencia microbiana *mermeladas salmueras etc+ o dificulta la transmisi%n del calor *p.e. el hue-o líquido+. 9ambin puede resultar muy útil para la descontaminaci%n de -egetales crudos y del utillae de uso corriente en la industria agroalimentaria.
¿*u+ son los ca#os el+c&!%cos ulsan&es$ ¿Pa!a -u+ ueden usa!se$
8na de las nue-as tecnologías que podría sustituir a los tratamientos trmicos con-encionales son los campos elctricos pulsantes *>E,+ producidos mediante la aplicaci%n de descargas elctricas de alto -oltae en condiciones controladas. Los campos elctricos producen la acumulaci%n de cargas de distinto signo a ambos lados de las membranas celulares. >uando la fuerza del campo *E+ alcanza un -alor crítico *Ec+ la atracci%n entre cargas -ence la resistencia mec/nica de las membranas y se producen poros. Si la fuerza del campo supera ampliamente el -alor crítico *Ec+ los poros producidos son numerosos grandes e irre-ersibles conduciendo a la muerte de la clula. ;uestro grupo ha colaborado con el grupo del ,rof. :. ?norr de la 8ni-ersidad 9ecnol%gica de @erlín para el desarrollo de un nue-o equipo de pulsos elctricos que es en la actualidad y a escala mundial el que meor permite controlar los par/metros de
tratamiento. Se ha demostrado que la eficacia de los campos elctricos pulsantes aumenta con la fuerza del campo elctrico aplicado . 7unque para lograr la inacti-aci%n microbiana es preciso aplicar campos elctricos que en general superan los !0.000A !.000 -oltios=cm el medio de tratamiento apenas aumenta de temperatura dado que los pulsos elctricos que los generan apenas duran algunas millonsimas de segundo. Esta es la raz%n por la que esta tecnología apenas afecta a la calidad de los alimentos. Sus principales usos serían la higienizaci%n de alimentos líquidos especialmente sensibles al calor *por eemplo zumos de frutas+ y dado que rompe las en-olturas celulares la aplicaci%n sobre los teidos animales y -egetales como paso pre-io a los procesos de e$tracci%n de sus componentes *por eemplo para e$traer el almid%n de la patata el azúcar de la remolacha el zumo de las frutas etc+.
Pulsos de lu. El tratamiento mediante luz pulsada consiste en la aplicaci%n de sucesi-os pulsos de luz blanca *de 200 nm ultra-ioleta a !000 nm infrarroo pr%$imo+ con una duraci%n de "2 Bs apro$imadamente por pulso. 7lgo así como dar un mont%n de flashazos fotogr/ficos al producto a tratar. El sistema utiliza una l/mpara de Cen%n que libera muy r/pidamente la energía elctrica en forma de luz a la superficie del producto que se encuentra en la c/mara de tratamiento. En la siguiente imagen aparece una de las c/maras de tratamiento que se componen una superficie reflectante y las l/mparas de Cen%n. Se asemea a un horno cualquiera como se puede -er tambin en la foto siguiente.
El prop%sito de ofrecer alimentos de mayor calidad menos procesados pero garantizando las condiciones higinicas da lugar a desarrollar y utilizar esta tcnica que se encuentra dentro del grupo de las ;o 9rmicas o Sua-es.
¿C,#o ac&/an$
La luz que se transmite con los pulsos posee componentes 8D que son capaces de dañar el :;7 de los microorganismos proteínas y producir romper las membranas celulares. 9odo ese daño depender/ de la frecuencia y duraci%n de los pulsos de luz la longitud de onda de la luz utilizada y distancia al producto a tratar.
Al%cac%ones de los ulsos de lu.0 La posibilidad de la aplicaci%n de esta tecnología depender/ tambin del producto al que la -ayamos a aplicar. 5nter-ienen factores como su color transparencia profundidad y el contenido de grasa y proteína para -er la -iabilidad de la aplicaci%n de los pulsos. ,or eemplo la penetrabilidad del pulso nos es muy grande y s%lo sir-e para tratar superficies.
Se ueden u&%l%.a! a!a1 •
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:escontaminaci%n de superficies -egetales productos lonchados pescados mielF Gigienizaci%n del agua y otros líquidos transparentes.
¿En -ue al%#en&os se es&á u&%l%.ando$
En este caso se aplica a los setas ,ortobello en l/minas. La empresa :ole consigue un enriquecimiento en Ditamina : de sus productos gracias a los pulsos de luz.
O&!as al%cac%ones1 Descon&a#%nac%,n sue!2%c%al de al%#en&os s,l%dos
8na de las potenciales aplicaciones de esta tecnología en la industria alimentaria es la descontaminaci%n superficial de alimentos s%lidos como -egetales hue-os o los productos c/rnicos y pequeros aumentando por lo tanto su -ida útil sin afectar negati-amente sus propiedades organolpticas. >uanto m/s liso y homogneo sea el producto mayor es el ni-el de descontaminaci%n *Lasagabaster 200H+. Pas&eu!%.ac%,n3es&e!%l%.ac%,n de al%#en&os l(-u%dos 9ambin se ha planteado el uso de esta tecnología como alternati-a a los tratamientos trmicos para pasteurizar=esterilizar productos líquidos transparentes a la luz o productos menos transparentes siempre que la intensidad de tratamiento se incremente y se optimice la configuraci%n de los reactores. 7sí en los últimos años est/n apareciendo en el mercado di-ersos prototipos y equipos para esta aplicaci%n *Cenon corp. >laranor etc.+.
Descon&a#%nac%,n de en4ases al%#en&a!%os 7ctualmente e$isten en el mercado di-ersas empresas que comercializan equipos para el tratamiento de en-ases y tapones alimentarios *>laranor )ontena emc etc.+. Sus principales -entaas frente a otros sistemas son su eficiencia energtica y que no utilizan ni agua ni sustancias químicas como el per%$ido de hidr%geno por lo que el proceso se puede considerar respetuoso con el medio ambiente. O"&enc%,n de al%#en&os en!%-uec%dos en sus&anc%as de %n&e!+s 3inalmente se ha demostrado que la aplicaci%n de pulsos de luz induce la síntesis en los alimentos de determinadas sustancias de inters en salud humana. ,or eemplo la empresa Cenon corp. patent% en el año 20!0 el uso de pulsos de luz para inducir la síntesis de Ditamina : en champiñones *I(20!0=!020"H72+. En base a la misma la empresa :ole 3ood >ompany comercializa setas ,ortobello enriquecidas en -itamina :.
Ac&%4%dades del '!uo de 5Nue4as Tecnolo'(as de Conse!4ac%,n de los Al%#en&os6 de la Un%4e!s%dad de 7a!a'o.a
;uestro grupo fue pionero en el estudio de estos nue-os mtodos de inacti-aci%n microbiana en EuropaJ ha diseñado y patentado un nue-o proceso de conser-aci%n=higienizaci%n basado en la aplicaci%n de ultrasonidosJ colabora con distintos grupos de in-estigaci%n de Europa y Estados 8nidosJ y ha formado a sus miembros en los aspectos que se consideran m/s importantes en algunos de los centros m/s prestigiosos en este campo *8ni-ersidad de Iashington 8ni-ersidad 9ecnol%gica de @erlín 8ni-ersidad de Keading etc+. 7hora nuestros esfuerzos est/n centrados en el estudio de la conser-aci%n de alimentos por ultrasonidos y por campos elctricos pulsantesJ pero a medio plazo pretendemos ampliar nuestras in-estigaciones a
otras tecnologías tales como los pulsos de luz los campos magnticos de alta intensidad etc. ;uestro mtodo de trabao consiste en estudiar las bases biol%gicas que rigen los efectos de estas tecnologías el diseño de nue-os procesos y como último paso la realizaci%n de in-estigaciones aplicadas en alimentos concretos para su transferencia al sector industrial. L%gicamente el estado de desarrollo de nuestras in-estigaciones difiere con las distintas tecnologíasJ en tanto que en el estudio de los ultrasonidos nos encontramos pr/cticamente en la última fase en lo referente a los campos elctricos pulsantes nos encontramos en la primera. Conclus%ones :ebido al inters mostrado por di-ersas empresas en el desarrollo de equipos de pulsos de luz así como en sus potenciales aplicaciones es de esperar que en los pr%$imos años la descontaminaci%n=esterilizaci%n de alimentos mediante ,L en la industria sea una realidad. En cualquier caso como ocurre con la gran mayoría de tecnologías emergentes su implantaci%n industrial ser/ únicamente en aquellos productos en los que los ,L constituyan una -entaa clara energtica y=u organolptica frente a los tratamientos con-encionales.
@ibliografía •
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