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La Eficiencia de la Tecnología de Campos Eléctricos Pulsantes de Alta Intensidad
en el Control Microbiano de Jugos de Frutas Procesados
Enrique Ortega Rivas
Programa de Posgrado en Ciencia y Tecnología de Alimentos
Universidad Autónoma de Chihuahua
Resumen
La tecnología de conservación de alimentos se ha basado, tradicionalmente, en el uso de procesos térmicos para el control microbiano.
Dichos procesos son altamente eficientes en cuanto a inactivación de microorganismos pero causan, en mayor o menor grado, daños
irreversibles en la calidad de los productos obtenidos. Los campos eléctricos pulsantes de alta intensidad (PEF en la literatura por sus siglas
en inglés), han mostrado eficiencia en términos de control microbiano y se afirma que pueden conservar prácticamente inalterables los
atributos sensoriales como color, sabor y aroma de los alimentos. La conservación de atributos sensoriales, junto con una garantía de
inocuidad, es un tema de gran relevancia para productos como los jugos frutales.
El tratamiento por PEF es un método no térmico, el cual se basa en la
aplicación de muy altos voltajes a los alimentos por muy corto tiempo
(del orden de microsegundos). Generalmente se emplean
intensidades de 20 a 80 kV/cm Los PEF pueden ocasionar
electroporación, que es la permeabilización reversible de las
membranas celulares y de los organelos. La aplicación de los pulsos
es una nueva tecnología que busca la inactivación de
microorganismos y enzimas en alimentos frescos o preparados. El
efecto letal de los pulsos eléctricos esta determinado, de acuerdo a
diversos estudios, por la intensidad del campo eléctrico, la duración
del pulso, el tiempo del tratamiento y el número de pulsos aplicados.
Componentes Fundamentales de los Sistemas
Se ha seguido un prototipo de este sistema de procesamiento (Figura
1) que consiste de una fuente de poder o generador de corriente
directa de pulsos de alto voltaje, usada para cargar a un capacitor,
mientras que un interruptor es usado para descargar la energía de
éste en un alimento que se encuentra en la cámara de tratamiento
(estática o continua), donde es impulsado a través de una bomba. El
voltaje, la corriente y la fuerza de campo eléctrico pueden ser
medidas con un osciloscopio, además éste último y la computadora
son utilizados para minimizar la transferencia electromagnética. El
sistema de procesamiento siempre tendrá una adaptación para
enfriamiento, usado para mantener la temperatura deseada del
alimento y controlar además la temperatura de los electrodos con
recirculación de agua fría a través de estos.
Jia y col. (1999), reportaron que el número de cuenta total en placa de
aerobios, y cuenta de hongos y levaduras en jugo fresco de naranja
se redujo durante el tratamiento de PEF a 30 kV/cm a 240µs,
encontrando que el tratamiento por PEF es más efectivo que el
tratamiento térmico a 90ºC por 1 min en la reducción de cuenta total
en placa de aerobios, hongos y levaduras en el jugo de naranja
fresco. McDonald y col. (2000), inocularon a jugo de naranja
L.esenteroides, E. coli y Listeria innocua y éste se sometió a pulsos
eléctricos con una intensidad de 30 kV/cm, alcanzando una reducción
mayor de 5 ciclos logarítmicos. Un estudio muy completo, incluyendo
efectos de los pulsos en reducción de concentración de volátiles
responsables de color y sabor (Aguilar-Rosas y col., 2007), reporta
que la inactivación microbiana es satisfactoria (Figura 2), mientras
que los pulsos eléctricos retienen más los volátiles del jugo de
manzana, al compararlos con un tratamiento térmico convencional.
Una revisión de calidad y seguridad de alimentos procesados por
diferentes tecnologías alternativas (Ortega-Rivas, 2007), ha aparecido
recientemente.
9
L. brevis
8
S. cerevisiae
7
6
log(cfu/ml)
Introducción
5
4
3
2
1
0
0
400
800
1200
1600
Frecuencia del tratamiento por PEF (pps)
Figura 2. Inactivación microbiana por PEF
Referencias
Figura 1. Componentes fundamentales de una instalación PEF
Ejemplos de Aplicaciones en Jugos de Frutas
Qin y col. (1995) reportaron que el tratamiento de PEF a 12 kV/cm
con 20 pulsos de decaimiento exponencial, redujo 4 ciclos
logarítmicos de S. cerevisiae en jugo de manzana. Se ha reportado
que el jugo de manzana concentrado tratado con PEF a 50 kV/cm, 10
pulsos, anchura de pulso de 2 µs y una temperatura máxima de
procesamiento de 45ºC tuvo una vida media de 28 días comparada
con 21 días de vida media en el jugo fresco y no se percibieron
cambios químicos o físicos en el ácido ascórbico o azúcares. Se ha
reportado la efectividad de PEF en tratamiento de jugo de naranja,
usando una intensidad del campo eléctrico de 15 kV/cm, sin efecto
significante en la calidad del alimento. En otra investigación se evaluó
la vida media de jugo de naranja reconstituido tratado con un sistema
de planta piloto por PEF, reportando sus autores que se redujeron 3 a
4 ciclos logarítmicos usando un campo eléctrico de 32 kV/cm
(Barbosa-Cánovas y col., 2000). En otro estudio, se comparó el
tratamiento por pulsos eléctricos a 35 kV/cm a 59 µs y la
pasteurización térmica a 94.6°С por 30 s.
Aguilar-Rosas, S.F., Ballinas-Casarrubias, M.L., Nevarez-Moorillon,
G.V., Martin-Belloso, O. y Ortega-Rivas, E. 2007. Thermal and
pulsed electric fields pasteurization of apple juice: effects on
physicochemical properties and flavour compounds. Journal of Food
Engineering. 83: 41-46.
Barbosa-Cánovas, G. V., Schaffner, D. W., Pierson, M. D. and Zhang,
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Journal of Food Science. 65: 86-90.
Jia, M., Zhang, Q. H. and Min, D. B. 1999. Pulsed electric field
processing effects on flavour compounds and microorganisms of
orange juice. Food Chemistry. 65: 445-451.
McDonald, C. J., Lloyd, S. W., Vitale, M. A., Petersson, K. and
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in orange juice using electric field strengths of 30 and 50 kV/cm.
Journal of Food Science. 65: 984-989.
Ortega-Rivas, E. (2007). Processing effects for safety and quality in
some non-predominant food technologies. Critical Reviews in Food
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