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Universidad Complutense de Madrid
Dpto. Nutrición, Bromatología y Tecnología de Alimentos
“Desarrollo de tecnologías para la prevención
y mitigación de riesgos alimentarios”
II Simposio científico internacional para la innovación
en la Industria Marina y Alimentaria
Carmen San José Serrán
([email protected])
Vigo, 15-16 de septiembre de 2014
Algunos posibles riesgos
1. No biológicos
Contaminantes ambientales
Inducidos por el proceso
2. Biológicos
Organismos patógenos y sus toxinas
(incluyendo su posible resistencia antimicrobiana)
Compuestos tóxicos producidos por no patógenos
(ej. ficotoxinas, micotoxinas, aminas biógenas, etc)
Parásitos
Alergenos
La acrilamida: ejemplo de I+D para la prevención y mitigación
de un compuesto tóxico formado durante el proceso
1.
Identificación del riesgo: Encontrada en patatas fritas chips en 2002 a un
nivel inesperadamente alto, en un estudio de rutina de las autoridades
alimentarias suecas. La normativa (muy restrictiva, por ser un compuesto
carcinogénico) solo preveía su presencia en alimentos por migración a partir
de la poliacrilamida. Gran alarma mediática. Puesta en marcha de un gran
esfuerzo de coordinación internacional entre empresas y centros de
investigación públicos, para investigación y difusión de resultados.
2.
Evaluación del riesgo: Determinación cuidadosa de la toxicidad del
compuesto, el nivel de exposición por alimentos y otras vías, los precursores y
el mecanismo de formación. Desarrollo de mejores técnicas analíticas.
3. Gestión del riesgo: Acotamiento de los alimentos relevantes como fuentes:
patatas, cereales, café y alimentos infantiles. Ensayo de los recursos de
mitigación eficaces y viables en cada caso, a nivel de producción de materias
primas, formulación de productos y procesado mas adecuado. Elaboración de
una “caja de herramientas” para guiar a la industria (versión nº14 en 2013).
Difusión periódica de los resultados de ir aplicando progresivamente las
recomendaciones. Elaboración de normativa “cumplible” en curso.
Acrilamida. Recomendaciones adaptadas (para PYMES y consumidores)
en todos los idiomas de la UE. Ejemplo: patatas fritas tradicionales
¿Porqué desarrollar nuevas tecnologías
para prevenir y mitigar riesgos microbiológicos?
1. Letal vs subletal. Porque mientras las tecnologías convencionales
de procesado para la preservación de alimentos están orientadas a la
esterilización, actualmente y para mejorar el valor nutritivo y las
propiedades sensoriales de los productos, se tienden a usar técnicas
de procesado mínimo, que o destruyen solo parte de los
microorganismos, o solo pretenden detener o retrasar su
crecimiento, frecuentemente combinando obstáculos para ello.
2. Distintos mecanismos de acción y daño o stress microbiano causado.
Las tecnologías de higienización basadas en el calor, van siendo
sustituidas por otras alternativas, que afectan de distinta manera a
microorganismos y atributos de calidad.
3. Tratamientos ajustables. Porque la calidad higiénica de las
materias primas es variable.
4. Más conocimiento sobre riesgos. Naturaleza, origen, exposición, etc.
¿Qué dificultades hay para poner a punto
nuevas tecnologías para prevenir y mitigar riesgos microbiológicos?
1. Menos conocido el modo de acción. Se conoce bastante bien como
actúa el calor por conducción o convección sobre los microorganismos,
pero mucho menos la manera de actuar de las tecnologías de
preservación alternativas (metodologías menos elaboradas, resultados
menos predecibles).
2. La exposición subletal a condiciones desfavorables causa en los
microorganismos una situación de stress (específica o no) a la que
pueden llegar a adaptarse. Se estaría en ese caso “entrenando” a los
microorganismos a ser mas resistentes. Se puede incluso generar
resistencia cruzada a distintos tipos de stress.
3. Se necesita pues caracterizar mejor:
a) el modo de acción de cada tipo de proceso y
b) los tipos de stress a los que se someten los organismos presentes a lo
largo de la elaboración y almacenamiento de cada producto (por
ejemplo por transcriptómica)
Disminución de la
termosensibilidad de E. coli
con distintos stress en
carne (Shen y col. 2011)
(Poole y col. 2012)
Prevención y mitigación de riesgos por BIOFILMS
Los biofilms son la forma de vida “por defecto”, la mas frecuente entre los
microorganismos. Comportan la agregación de células entre sí y la fijación a
superficies mediante un gel o matriz adhesiva que ellos mismos producen.
Constituyen formas de resistencia en las que se expresa un fenotipo distinto
que en las células libres o planctónicas, que los protege contra condiciones
adversas como la desecación o la escasez de nutrientes, las fuerzas de cizalla y la
acción de fagocitos y agentes antimicrobianos.
En el caso de la industria alimentaria, la formación de biofilms y las
dificultades para su eliminación son un problema higiénico de primera magnitud,
porque comprometen la seguridad de los alimentos (por vehicular patógenos
desde superficies de equipos, instalaciones y utillaje, además de alterar la función
de los equipos donde se forman) y también reducen su calidad y vida útil.
Prevención: Diseño que desfavorezca la formación y permita L&D eficaz.
Mejor calidad microbiológica de las materias primas.
Higiene rigurosa de la instalación, los operarios, la atmosfera etc. Refrigeración.
Identificación de lugares críticos para un mayor control.
Mitigación: L&D frecuente. Limpieza mecánica o enzimática. Uso intensivo de
biocidas . Antimicrobianos varios, preferentemente naturales y en combinación.
En desarrollo:
Nuevos recursos contra biofilms
(Fuente y col. 2013)
Ejemplo de mitigación de riesgo microbiológico:
la decontaminación por PULSOS DE LUZ
Se aplican pulsos cortos (nano- a milisegundos) de alta intensidad de luz UV, visible e
infrarroja (λ de 180 a 1100 nm) con lámparas de xenon. Para generarlos, se acumula
energía electromagnética en un condensador durante una fracción de segundo y a
continuación se libera como luz. La emisión es unas 20.000 veces mas intensa que la de la
luz solar en la superficie de la tierra. La UV es la mas destructiva, pero las otras frecuencias
también contribuyen.
El efecto principal es sobre el DNA, formándose dímeros entre las bases pirimidínicas que, al
no ser reparados, impiden la transcripción y replicación. También se produce un
sobrecalentamiento que hace vaporizarse al agua de las células; al salir el vapor a presión
rompe las membranas .
Ventajas:
No se producen compuestos residuales. Aceptable eficacia antimicrobiana
Adecuado para higienizar superficialmente alimentos con superficies lisas, envases y agua.
Limitaciones:
Se requiere transparencia, no llega a microorganismos en poros o grietas.
No adecuado para alimentos ricos en grasas o proteína, que absorben parte de la radiación.
Se produce cierto sobrecalentamiento que puede requerir refrigeración.
La radiación UV puede por ejemplo, destruir carotenoides (pérdida de color y vita. A)
Puede causar una elevación en la tasa respiratoria en los tejidos del alimento.
Pulsos de luz de flash de xenon (PLS) aplicados a suspensiones de E. coli
en distintos medios (Ogihara y col. 2013)
(Oms-Oliu y col. 2010)
Ejemplo de mitigación de riesgo microbiológico:
la decontaminación por PLASMA FRÍO
Se emplean plasmas reactivos no en equilibrio, a temperatura
ambiente. El gas ionizado suele ser aire, nitrógeno o gases nobles
(helio, argón, neón) frecuentemente mezclados con oxígeno. La
radiación UV produce in situ distintos tipos de iones y radicales libres
(entre ellos, especies activas de oxígeno) que dañan las membranas
celulares y eventualmente el DNA. Se puede conseguir un “aumento
químico” de la eficacia, añadiendo por ejemplo agua o aceites
esenciales, que también se ionizan.
Ventajas:
Para alimentos con superficies delicadas, muy sensibles al calor o
daños físicos o químicos. Tiempos cortos (segundos o pocos minutos)
Se consiguen hasta 5 log de destrucción microbiana.
Limitaciones:
Estado de desarrollo muy preliminar.
Poco conocidos los efectos sobre calidad nutritiva y sensorial.
Plasma frío de argón. Cambios causados en E. coli (Bermudez-Aguirre y col. 2013)
Plasma de helio y oxígeno, proyecto para carcasas de pollo (Noriega y col. 2011)
Plasma frío de argón. Inactivación de E. coli en tomate y lechuga
(Bermudez-Aguirre y col. 2013)
Cinco conclusiones
1.
Un ejemplo de buena prevención y mitigación del riesgo es la elaboración de
la “caja de herrramientas” (toolkit) de la acrilamida.
2.
La mayoría de las nuevas tecnologías de procesado de alimentos están
siendo desarrolladas para destruir microorganismos en sistemas modelo, pero
falta bastante para mejorar su eficacia en matrices alimentarias y conocer sus
efectos sobre propiedades nutritivas, bioactivas y sensoriales.
3.
Las distintas modalidades de procesado mínimo por obstáculos multiples
(multiple hurdle) están siendo re-estudiadas para asegurar que la exposición
a una determinada situación de stress no genera adaptación o resistencia al
mismo y que los tipos de stress inducidos sean complementarios.
4.
La desinfección convencional de biofilms microbianos puede, si no es
exhaustiva, inducir resistencia a biocidas en las células que solo han sufrido
daños subletales.
5.
Hay demanda de microorganismos seguros y bien definidos (atenuados y
quizás sintéticos) como targets para evaluar y validar la eficacia de los
nuevos tratamientos higienizantes.