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INDUSTRIA ALIMENTARIA Y SU REPERCUSIÓN EN LA SALUD
PROCESOS TÉRMICOS DE CONSERVACIÓN
Profesor Rafael Enamorado Solanes
PROCESOS TÉRMICOS DE
CONSERVACIÓN DE
ALIMENTOS
INDUSTRIA ALIMENTARIA Y SU REPERCUSIÓN EN LA SALUD
PROCESOS TÉRMICOS DE CONSERVACIÓN
Profesor Rafael Enamorado Solanes
1. Historia de la conservación de los alimentos.
• Los cazadores- recolectores se desplazaban buscando
alimento y mejores refugios, pero la verdadera
necesidad comenzó durante el neolítico.
• A partir de ésta época, el aumento de la población
obligó a utilizar la ganadería y la agricultura como
sostén de las sociedades, con lo que había que
almacenar grandes cantidades de alimentos para los
tiempos de escasez
• Los excedentes de las buenas cosechas se
intercambiaban con otros productos de los pueblos
lejanos.
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• El secado, ahumado, curado y salado:
– han sido procesos de conservación muy comunes
desde tiempos muy remotos
– no es lo mismo intentar secar carne o pescado en
África que en el norte de Europa, donde ahumaban
más alimentos
– En Mesopotamia era común el secado y en las
costeras la salazón.
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2. Aportación de N. Appert a la
conservación de alimentos
• Nicolas Appert (1749-1841) fue el primer elaborador de
latas de conserva, tal como se realiza en el hogar hoy
en día. Utilizó el baño maría para conservar alimentos
cocinados, guardados en botellas de cristal que luego
tapaba con corchos encerados.
• El descubrimiento de Appert, ideado para las
despensas de los ejércitos, no fue utilizado por la Gran
Armée, quizás por la fragilidad del envase, o porque,
de quedar aire en el interior, tal como sucede en las
conservas caseras, el contenido se arruina, pudiendo
ser colonizado por las bacterias causantes del
botulismo.
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Objetivo que persigue la
conservación de los alimentos
• Evitar que sean atacados por microorganismos que
originan la descomposición, y así poder
almacenarlos, por más tiempo.
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EFECTOS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS
SOBRE LOS ALIMENTOS
El calor afecta:
• a la población microbiana del alimento,
• sus componentes: enzimas, proteínas, vitaminas, gases disueltos u ocluidos, etc.
• a sus propiedades físicas: sabor, color, forma, consistencia, etc…
Ocurrirán procesos muy variados
unos deseables:
• destrucción de microorganismos y de enzimas,
• ablandamiento de los tejidos,
• mejora de la digestibilidad,
Menos deseables, pero inevitables
• destrucción de nutrientes,
• pérdida de cualidades organolépticas: color, aroma,
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1.1.
RECUENTO DE BACTERIAS AEROBIAS VIABLES,
MESOFILAS, PSICROFILAS Y TERMOFILAS
• Se determina el número de bacterias aerobias viables,
sembrando por dilución en placa en medios no selectivos,
incubando a 30-33ºC para bacterias mesófilas, a 45ºC
para termófilas y a 0-4ºC para psicrófilas.
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BASES DEL ANALISIS MICROBIOLOGICO DE
ALIMENTOS
Objetivos del control microbiológico de los alimentos:
1.- Comprobación
fabricación.
de
la
marcha
del
proceso
de
2.- Retardo del deterioro de origen microbiano, debido a
las enzimas segregadas por los microorganismos.
3.- Prevención de las enfermedades microbianas de
origen alimentarlo.
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Técnica
• 1 .- A partir de la muestra problema se preparan diluciones decimales
• sucesivas hasta la dilución 10-3 según se indica previamente:
• 2.- Bacterias mesófilas: marcar las placas con las siguientes diluciones:
10-1, 10-1 y 10-3 . Sembrar 1 ml. de las diluciones por duplicado por el
método de dilución en placa, añadir el medio de cultivo fundido y
atemperado a 45ºC y mezclar suavemente moviendo la placa. Incubar a 3033ºC, durante 24-72 horas.
• 3.- Bacterias termófilas: marcar las placas con siguientes diluciones: 10-1,
10-1 y 10-3 . Sembrar un mi de las diluciones por duplicado por el método
de dilución en placa incubar las placas a 45ºC durante 24-48 horas.
• 4.- Bacterias psicrótrofas: marcar las placas con las siguientes diluciones:
10-1, 10-1 y 10-3. Sembrar 1 ml de las diluciones por duplicado por el
método de dilución en placa. Incubar las placas a 0- 4ºC durante 2-5 días.
• 5.- Contar las colonias desarrolladas sobre cada una de las placas con
ayuda de la lupa. Deben ser contadas las placas que contengan de 30 a
300 colonias. El número de colonias aparecido en la placa, multiplicada por
el inverso de la dilución, nos dará el número de bacterias por gramo de
muestra. Realizar la media de estos números y expresar el resultado en:
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Material necesario :
• Muestra del alimento problema
• 2 tubos con 9 mi de triptona sal estéril.
• 18 tubos con medio de agar recuento fundido y enfriado a
45ºC.
• 18 placas Petri estériles
• 1 pipeta de 1 mi. esteril.
• 1 lupa de 8 aumentos.
• Solución de trifenil tetrazolium al 0,5% en agua
destilada y esterilizada por filtración.
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PRACTICA 1. INVESTIGACION DE LA CALIDAD
HIGIENICA DE LOS ALIMENTOS.
PREPARACION DE LAS DILUCIONES DE LA MUESTRA.
• Se pesan 10 g. del alimento problema en condiciones
estériles, mezclando producto de tres muestras del mismo lote.
• El alimento se diluye con 90 mi. de solución salina estéril
(0,85 % de ClNa) o en triptona sal (solución salina más 0,1 % de
triptona), atemperados a 40 ºC.
• Si el alimento
homogeneizarlo.
es
sólido
es
conveniente
triturarlo
y
• Esta es la dilución 10-1, a partir de aquí sembrar 1 ml. en 9 ml.
de diluyente (dilución 10-2) y así hasta la dilución 10-3.
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bacterias aerobias viables (por gramo de alimento):
– mesófilas
– termófilas
– psicrófilas
“Si no se obtiene desarrollo de colonias de ninguna
placa, incluidas las de la dilución 10-1, el
resultado se expresa como "menos de 10
bacterias por gramo o ml de muestra", que
corresponde al límite de detección del método”.
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• Para evitar confusiones que podrían originar las
muestras que en la primera dilución presentan partículas
sin disgregar, debido a la insolubilidad de la muestra en
el diluyente, se añaden sobre el medio con las colonias
crecidas unas gotas de la solución de trifenil
tetrazolium al 0,5 % que colorea las colonias de rojo.
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RESULTADOS
Diluciones
Bacterias aerobias viables
Nº de colonias
0 – 4 ºC
10-1
10-2
10-3
30 – 33 ºC
45 ºC
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Procedimiento para las determinaciones
de los parámetros D y Z:
• Se dispondrá de 2 temperaturas de
tratamiento, en 2 baños termostáticos,
y por cada uno de los productos elegidos
– En cada temperatura de cada baño, se
determinarán 3 ó 4 tiempos de
TRATAMIENTO
– Con los datos obtenidos se determinarán los
D y Z de los parámetros
Micro - Organoléptico ó Bioquímico elegidos
ETAPA 1
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
1.1
TRITURACIÓN DE LA MUESTRA
Y FILTRAOO
1.2
DISTRIBUCIÓN DEL FILTRAOO EN
TUBOS DE ENSAYO Y Cajas Petri
Para determinar las
DT Micro
Sensor T
Para determinar las
DT Color
Para determinar las curvas (T-t)
1.3
DISTRIBUCIÓN DE TUBOS Y Cajas Petri en
PROCESO de TRATAMIENTO TÉRMICO
M1.4
C1.4
C1.3
M1.3
C1.2
M1.2
C1.1
M1.1
M2.4
C2.4
M2.3
C2.3
M2.2
C2.2
M2.1
C2.1
ETAPA 2
M1.4
DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS DT MICRO Y COLOR
M1.3
M1.1
M1.2
Cajas Petri
C1.4
C1.3
C1.2
C1.1
T1
Conteo a las 48 h de las U.F.C.
M2.4
C2.4
T2
M2.3
C2.3
M2.2
C2.2
M2.1
C2.1
Parámetros a,b,L del color
con el Hunterlab a T1 y T2
TOMA DE DATOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS
CURVAS DT MICRO Y COLOR
ETAPA 3
T1
M1.4
C1.4
C1.3
M2.4
M1.3
C1.2
M2.3
M1.1
M1.2
C1.1
M2.2
M1.1
0’
M1.2
5’
M1.3
10’
M1.4
15’
M2.1
C2.4
C2.3
C2.2
C2.1
N0
N0
N5;T1 N5;T2
N10;T1 N10;T2
N15;T1 N15;T2
T1
a
T2
T2
b
L
a
b
L
C1.1
C1.1
C2.1
C2.1
C2.1
0’
C1.1
5’
C2.1 C2.1 C2.1 C2.2 C2.2 C2.2
10’
C3.1 C3.1 C3.1 C3.2 C3.2 C3.2
15’
C4.1 C4.1 C4.1 C4.2 C4.2 C4.2
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TRATAMIENTO TÉRMICO
UFC/ml
Supervivientes al
PROCESO DE DESTRUCCIÓN TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOS
5
N0 = (10)
DEPENDENCIA DEL TIEMPO
(10)
3
N1 = (10)
1.7
= UFC/ml a los 2.4 min de Tratamiento
1
N2 = (10)
1
2
3
4
5
6
7
Tiempo de TRATAMIENTO TÉRMICO (min)
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ETAPA 4
CÁLCULO DE LAS CURVAS DT MICRO Y COLOR
Con los datos obtenidos de la ETAPA 2 se calculan las curvas DT MICRO Y COLOR
logN0
logN5;T1
logN5;T2
DT1
logN10;T1
logN10;T2
1
DT2
5’
10’
DT2
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Con los datos obtenidos de la ETAPA 2 se calculan las curvas DT MICRO Y COLOR
logN0
m1
logN1
DT1
logN2
m2
DT2
t1(m1)
tDT2
t2(m1) t3(m2)
tDT2 tDT2
t4(m2)
tDT1
t
logt3
log 4
Z para m2
t
logt1
log 2
Z para m1
T1
ETAPA 5
T2
CÁLCULO DE LAS CURVAS DT MICRO Y COLOR
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Z1
ZONA ÓPTIMA DE TRATAMIENTO
para un m1 Microbiológico
Destrucción microorganismos >
Log D
Destrucción parámetros Organol. ó Bioquí. <
+
Log t1
Z1
Z2 para un m1
+
-
Log t2
Organoléptico ó Bioquímico
Zona destrucción
parámetros
Organol. ó Bioquí. >
-
-
+
+
+
-
Z1
T2
+
+
Zona de destrucción
de Microorganismos <
TRATAMIENTO NEGATIVO
Z2
TRATAMIENTO NEGATIVO
+
-
T1
Z2
+
+
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CINETICA DE DESTRUCCION DE MICROORGANISMOS
1.- Influencia del tiempo de tratamiento a temperatura constante
Experimentalmente se demuestra la relación entre :
nº células vegetativas o esporas supervivientes (N)
a partir de la población inicial (N0) y la duración del tratamiento (t)
log N = at + b
para t = 0
log N = at + log N0
(1)
(2)
D=
tiempo de tratamiento durante el cual la proporción de células
destruidas es del 90% y caracteriza la TERMO-RESISTENCIA
- de una especie de microorganismo
- a una determinada T
log N = (-1/D).t +log N0
N = N0 10-t/D
(3-4)
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2.- Efecto de la Temperatura de tratamiento
Las infinitas combinaciones tiempo - Temperatura que producen el mismo grado de
destrucción térmica, siguen la ley siguiente (para una misma tasa de destrucción) :
(5)
log t = aT + b
para una combinación tiempo - Temperatura
(6)
de referencia o estándar ( T*= TReferencia , t*)
log t* = aT* + b
log t/t* = a (T-T*) = (-1/Z) (T-T*)
(7)
Z = Elevación de la temperatura necesaria para reducir en 1/10 el tiempo de
tratamiento térmico estándar para obtener la misma tasa de destrucción
t = t*. 10
T-T*
al ser D valores particulares de t
Z
D = D*. 10
T-T*
Z
Z = es un parámetro característico de termo-resistencia de cada
microorganismo, menos fluctuante que D , siendo del orden de:
4 - 7 ºC para las vegetativas y
10 ºC para esporas. aunque, por ejemplo,
para B. stearothermóphilus 20 ºC en calor seco y 6,4 ºC en calor húmedo
(8)
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3.- CUANTIFICACION DE LOS TRATAMIENTOS TERMICOS
Para cuantificar los tratamientos térmicos se emplean diversas escalas arbitrarias.
Para Esterilización : Treferencia = T* = 121,1ºC
;
tReferencia = t* = 1 minuto
Para Pasterización de bebidas: Treferencia = T* = 60ºC; tReferencia = t* = 1 minuto
T T*
 L(T )dt  10
t
FT
Referencia
= VALOR DE ESTERILIZACIÓN = 
Lti . ti =
=
t
Z
0
0
dt
(9)
nº de unidades acumuladas a lo largo del tratamiento
m = Tasa de reducción decimal a conseguir = - log N/N0 = -t/ D
Curva de penetración del calor en el punto más desfavorable del producto
t
t Tratamiento = FTReferencia =

T – T*
Z dt
10
=
m . DTR
(10)
0
Letalidad = L =
T – T*
10 Z
 Lti . ti =
t Tratamiento
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Al estudiar la destrucción térmica de esporas de Clostridium Botulinum , se obtiene una reducción decimal de
1012 por uno de los dos métodos siguientes :
n T = 105 ºC ; t = 103 minutos n T = 117 ºC , t = 6,5 minutos
Calcular el tiempo de tratamiento para obtener el mismo resultado a las temperaturas de 100 ºC y 120ºC.
T* = 117 ºC t* = 6,5 min.
T = 105 ºC t = 103 min.
1º) Cálculo de Z :
aplicando la ecuación (8) t = t* . 10
T - T*
Z
Z = 10 ºC
t100ºC = 326 min.
2º) Cálculo de reducción decimal D121,1ºC :
t120ºC = 3,26 min
El tiempo necesario para obtener una reducción de 1012 (m = 12) a 121,1ºC es :
t121,1ºC = 2,53 min. = m. D121,1ºC
D121,1ºC = 0,21 min.
3º) Partiendo de una población de 1012 esporas ¿ cuantas sobrevivirán ?
Aplicando 100 ºC durante 1 hora
D100 ºC = 27 min.
Aplicando 120 ºC durante 20 min .
D120 ºC = 0,27 min.
Aplicando
(3-4)
N = N0 10-t/D
N100 ºC = 1012 . 10-60/27 = 6.109
N120ºC =1012. 10-20/0,27 = 8,4.10-63
INEFICAZ
ESTERILIDAD
4º) ¿ Que T debe aplicarse para lograr una reducción decimal de m = 10 en 50 min. ?
T – 121,1
DT = 50/10 = 5 = D*121,1ºC . 10
10
T = 107 ºC
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Se pasteriza un vino en un intercambiador de placas a 72 ºC durante 15 segundos.
1) ¿que valor de esterilización se alcanza sabiendo que el nº de unidades de pasterilización se calcula sobre la base
de una T de referencia de 60 ºC, y un Z = 7 ºC ?
T = 72 ºC ; t 72 ºC = 15 seg
T* = 60ºC ; t*60 ºC = ¿ ?
FT* = t*60 ºC = t72 ºC . LT =
F60 ºC =
t72 ºC . 10
T-T*
Z
72-60
7
= (15/60). 10
=
12,9
2) Lactobacillus fructidevorans tiene, en el vino, un tiempo de reducción decimal de 1,7 min. a 60 ºC. ¿ que nivel
de reducción decimal se alcanza mediante dicha pasterización ?
D60 ºC = 1,7
t*60 ºC = m . D60 ºC
m = 12,9/1,7 = 7,6
3) Por una mala regulación de la T, se pasteriza a 71 ºC en lugar de 72 ºC
¿ Que nuevo nivel de reducción decimal se alcanza ?
T-T*
71-70
D71 ºC = D*60 ºC . 10
Aplicando la (8)
= 1,7 . 10
= 0,0456 min.
Z
7
Aplicando la (10)
t71 ºC = m . D71 ºC
m = 15 / 60 . 0,0456 = 5,48
Un solo T = 1 ºC provoca el aumento del nº de supervivientes en un factor > 100
m = 7,6 en tratamiento con 72 ºC
luego la reducción decimal es : N/N0 = 10-m = 10-7,6
m = 5,48 en tratamiento con 71 ºC
luego la reducción decimal es : N/N0 = 10-m = 10-5,48
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1) Se esteriliza leche a 135 ºC durante 4 seg ; de este modo se conserva el 99 % de vitamina B1
¿ que proporción de vitaminas se mantendrá si se esteriliza a 110 ºC manteniendo el mismo valor de esterilidad ?
Z = 10 ºC para esterilización ; Z = 25 ºC para la destrucción de vitamina.
La Tasa de reducción decimal m de la Vitamina C a 135 ºC durante 4 seg es:
m = log N/N0 = log 1/ 0,996 = 1,74 . 10-3
D135 ºC =
4
t135 ºC
= 38,3 min
=
m
60.1,74.10-3
D110 ºC = D*135ºC . 10
T-T*
Z
= 38,3 . 10
110-135
25
= 383 min.
El tiempo de esterilización a 110 ºC para obtener el mismo valor de esterilización que anteriormente es:
t110 ºC = t*135ºC . 10
T-T*
Z
110-135
= (4/60) . 10
10
t
log C/C0 =
t
D
=-m
C/C0 = 10
D
= 21,1 min.
21,1
= 10
383
= 0,881
es decir 88,1 %
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REPASO PREVIO (COMPLEMENTARIO)
• ACTIVIDAD DE AGUA Aw
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Principales grupos de alimentos y sus valores de Aw
Valores de Aw
•
0,98 y superiores
•
0,93-0,98
•
0,85-0,93
•
0,60-0,85
•
Inferiores a 0,60
Alimentos
Carne y pescado frescos
Frutas y hortalizas frescas
Leche y la mayoría de las bebidas Hortalizas enlatadas en salmuera
Frutas enlatadas en almíbar poco concentrado
Leche evaporada Pasta de tomate
Queso sometido a tratamiento industrial Carnes curadas enlatadas
Embutidos fermentados (no desecados)
Frutas enlatadas en alrni'bar concentrado Queso de Gouda
Embutidos secos o fermentados Cecina de vaca Jam0n fresco
Queso de Chedar viejo
Leche condensada azucarada
Frutas desecadas Harina
Cereales
Compotas y jaleas; Nueces
Algunos quesos viejos
Alimentos de humedad intermedia
Chocolate
Pastelería Miel
Bizcochos
Galletas crackers
Patatas a la inglesa
Huevos y hortalizas deshidratados y leche en polvo
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Factores que influyen sobre las necesidades de
Aw de los microorganismos
• 1
• 2
• 3
Tipo de soluto utilizado para reducir la Aw . Para algunos
microorganismos, sobre todo para los mohos, la a, mínima de
crecimiento es prácticamente independiente del tipo de soluto
utilizado. Otros microorganismos, sin embargo, cuando se
utilizan determinados solutos, tienen valores de Aw limitante
del crecimiento que son más bajos que cuando se utilizan
otros. El cloruro potásico, por ejemplo, suele ser menos tóxico
que el cloruro sódico y, éste, a su vez, tiene menor poder
inhibidor que el sulfato sódico.
Valor nutritivo del medio de cultivo. En general, cuanto más
apropiado es el medio de cultivo para el crecimiento de los
microorganismos, tanto menor es la Aw limitante del
crecimiento.
Temperatura. A temperaturas próximas a su temperatura
óptima de crecimiento, la mayoría de los microorganismos
tienen una tolerancia máxima a los valores bajos de la Aw
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•
•
•
4 Aporte de oxígeno. Cuando en el medio existe aire, la
multiplicación de los microorganismos aerobios tiene lugar a
valores de la aw más bajos que cuando en el mismo no existe
aire, ocurriendo lo contrario cuando se trata de
microorganismos anaerobios.
5 pH. A valores de pH próximos a la neutralidad, la mayoría de
los microorganismos son más tolerantes a la escasa Aw , que
cuando se encuentran en medios ácidos o básicos.
6 Inhibidores. La presencia de inhibidores reduce el intervalo
de valores de Aw que permite la multiplicación de los
microorganismos.
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Métodos utilizados para regular la Aw
•
Estabilización con soluciones reguladores,
•
Determinación de la isoterma de adsorción del agua
de los alimentos (Iglesias y Chirife, 1976),
•
Adición de solutos.
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Técnicas utilizadas para medir o determinar el valor de
la Aw de los alimentos
• la determinación del punto de congelación,
• técnicas manométricas
• empleo de aparatos eléctricos.
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• La determinación del punto de congelación sólo se
puede realizar cuando se trata de alimentos líquidos con
valores de Aw elevados.
• Esta determinación se basa en la ecuación de ClausiusClapeyron para soluciones diluidas (Strong y otros,
1970). La técnica manométrica que determina
directamente la presión de vapor en la atmósfera que
rodea al alimento se considera muy exacta.
• Esta técnica y el aparato utilizado en la misma los
describe con detalle Labuza (1974).
• FACTOR principal de la
Alteración de los Alimentos por
microorganismos:
–CONTENIDO EN AGUA
masa de agua
M=
masa de sólidos
CONTENIDO EN AGUA Y ACTIVIDAD DE AGUA
(aw) DE ALGUNOS ALIMENTOS
Alimento
Hielo (0ºC)
Carne fresca
Pan
Hielo (-10ºC)
Mermelada
Hielo (-20ºC)
Harina de trigo
Hielo (-50ºC)
Pasas
Macarrones
Cacao en polvo
Dulces hervidos
Bizcochos
Leche deshidratada
Snacks a base de patata
Contenido
agua (%)
100
70
40
100
35
100
14,5
100
27
10
3,0
5,0
3,5
1,5
Actividad
de agua
1,00
0,985
0,96
0,91
0,86
0,82
0,72
0,62
0,60
0,45
0,40
0,30
0,20
0,11
0,08
Grado de protección requerido
Envasado para evitar
una excesiva desecación
No se requiere envasado
o tan sólo una protección mínima
Envasado para evitar
su rehidratación
: Presión de vapor del hielo dividido por la fusión de vapor del agua.
Aw
1,00
0,95
Fenómeno
Ejemplos
No CRECEN:PSEUDOMONAS
BACILLUS ; CLOSTRIDIUM PERF.
Alimentos FRESCOS PERECEDEROS
Alim. 40% SACAROSA ó 75% SAL
SALCHICHAS COCIDAS - PAN
0,9
Límite inferior CRECIMIENTO BACTERIAS
SALMONELLA ; CLOSTRI.BOTULINUM
55% SACAROSA Ó 12% SAL
JAMÓN CURADO - QUESO nomaduro
0,85
NO CRECEN muchas LEVADURAS
65% SACAROSA Ó 15% SAL
SALAMI - QUESOS MADUROS - MARGARI,
0,8
Lím. Inf.Crec.MOHOS - ENZIMAS
Staphilococcus aureus
15-17 % Agua
JARABES FRUTAS - LECHE CONDEN.
0,75
Lím.Inf.Crec.BACTERIAS HALÓFILAS
15-17 % Agua
MAZAPAN - CONFITURAS
0,65
Velocidad máx. Reacción MAILLARD
10 % Agua
COPOS AVENA - MELAZAS - FRUT. SECOS
0,60
LI.C. MOHOS -LEVADURAS OSMÓFILAS
FRUTOS SECOS 15-20% Agua
CARAMELOS 8% Agua - MIEL
055
Principio DESORDEN del Ac.ADN (Fin Vida)
0,5
FRUTOS SECOS -ESPECIAS - PASTA SECA
0,4
Mínima Velocidad OXIDACION
0,25
Máxima REMORRESISTENCIA ESPORAS
5 % Agus HUEVO en POLVO
3 %Agus LECHE POLVO
100
ACTIV.
ENZIMAT.
OXIDACION
Velocidad
Reacción
CRECIM.
BACTERIA
PARDEAMIENTO
ENZIMATICO
CRECIM.
HONGOS
PRODUCCION
TOXINAS
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
ACTIVIDAD DE AGUA Aw
DESORCION
CONTENIDO
EN
AGUA %
ADSORCION
A
B
20
60
100
HUMEDAD RELATIVA %
INTERACCIONES ENTRE aw , pH Y TEMPERATURA
EN ALGUNOS ALIMENTOS
Alimento
Carne fresca
Carne cocinada
pH
>4,5
>4,5
aW
Vida útil
>0,95 días
0,95 semanas
Embutidos
desecados
Verduras frescas
>4,5
<0,90 meses
>4,5
>0’95 semanas
Pepinillos
>4,5
0,90
Pan
Pastel de frutas
>4,5
>4,5
>0,95 días
<0,90 semanas
Leche
Yogur
>4,5
>4,5
>0,95 días
<0,95 semanas
Leche en polvo
>4,5
<0,90 meses
meses
Observaciones
Almacenamiento en refrigeración
Envasada,se mantiene bien a
temperatura ambiente
Se mantienen por su contenido en
sal y su baja aW
Se mantienen mientras dura su
“respiración”
Se conservan por el bajo pH
mantenido por su envasado
Se conservan por el tratamiento
térmico y su baja aW
Conservada por la refrigeración
Conservado por la refrigeración y
su bajo pH
Se conserva por su baja aW
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POTENCIAL de OXIDO – REDUCCIÓN
• La influencia en el tipo de microorganismo que crecerán en él
y, por tanto, en las modificaciones que tendrán lugar en el
mismo, se debe a:
– La tensión de oxígeno ó presión parcial del
oxígeno entorno a un alimento
– El potencial de oxido – reducción (O – R)
– El poder oxidante ó reductor del propio alimento
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El potencial de O-R de un alimento está definido por:
•
por el potencial de O-R típico del alimento originario,
•
por la capacidad de compensación del alimento, es decir,
por su resistencia a modificar su potencial
•
por la presión de oxígeno de la atmósfera existente en tomo
al alimento
•
por la comunicación que la atmósfera tiene con el alimento.
El aire tiene una elevada tensión de oxígeno, pero el espacio
de cabeza de una lata de un alimento que se ha conservado
sometiéndola al vacío tendría una tensión de oxígeno baja.
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• Desde el punto de vista de su capacidad para utilizar el
oxígeno libre, los microorganismos se han clasificado en
– aerobios cuando necesitan oxígeno libre
– anaerobios cuando crecen mejor en ausencia de oxígeno
libre
– facultativos cuando crecen bien tanto en aerobiosis
como en anaerobiosis.
– Los mohos son aerobios,
– la mayoría de las levaduras crecen mejor en aerobiosis
– las bacterias de las diferentes especies pueden ser
aerobias, anaerobias o facultativas.
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• Desde el punto de vista del potencial de O-R
– un potencial elevado (oxidante) favorece el crecimiento
de los microorganismos aerobios, aunque permitirá el
crecimiento de los facultativos
– mientras que un potencial bajo (reductor) favorece el
crecimiento tanto de los microorganismos anaerobios
como el de los facultativos
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• No obstante, algunos microorganismos que se consideran
aerobios son capaces de crecer (aunque no crecen bien) a
potenciales de O-R sorprendentemente bajos
• El crecimiento de un determinado microorganismo puede
modificar el potencial de O-R de un alimento lo suficiente
como para impedir que crezcan otros
• Es posible que los anaerobios, por ejemplo, reduzcan el
potencial de O-R hasta un valor que inhiba el crecimiento de
los aerobios.
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• Como notación escrita del potencial de O-R de un sistema
se suele utilizar Eh,
• Midiéndose y expresándose en milivoltios (mV).
• Un sustrato muy oxidado tendría un Eh positivo
• Mientras que el Eh de un sustrato reducido sería negativo
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• Los micorganismos aerobios, entre los que se incluyen los
bacilos, los Micrococos, las Pseudomonas y los
Acinetobacterias, necesitan valores de Eh positivos, o, lo
que es lo mismo, potenciales de O-R positivos, expresados
en mV.
• Por el contrario, los anaerobios, entre los que se incluyen los
clostridios y los bacteroides necesitan valores de Eh
negativos, o potenciales de O-R negativos, en mV.
• La mayoría de los alimentos frescos, tanto los de origen
vegetal como los de origen animal, tienen en su interior un
potencial de O-R bajo y bien equilibrado
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Vitaminas
• Algunos microorganismos son incapaces de sintetizar algunas
o todas las vitaminas que necesitan, y de aquí que se les
deban suministrar. Muchos alimentos, tanto de origen vegetal
como de origen animal, contienen una serie de vitaminas,
aunque es posible que algunas se encuentren en los mismos
en escasa cantidad o que falten.
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• Las carnes tienen un elevado contenido de vitaminas
del grupo B, mientras que su contenido en las frutas es
bajo, si bien estas últimas contienen gran cantidad de
ácido ascórbico. La clara de huevo contiene biotina,
pero también contiene avidina, la cual fija la biotina,
convirtiéndola
en
no
disponible
para
los
microorganismos y con ello inhibe, como posibles
microorganismos productores de alteraciones de los
huevos, a aquéllos que para crecer necesitan biotina.
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• Los distintos tratamientos a los cuales se someten los
alimentos suelen reducir su contenido vitamínico.
– La tiamina, el ácido pantoténico,las vitaminas del
grupo del ácido fólico y el ácido ascórbico (en
presencia de aire) son termolábiles,
• la desecación produce la pérdida de vitaminas
tales como la tiamina y el ácido ascórbico.
• Incluso el almacenamiento de los alimentos
durante un tiempo prolongado, sobre todo si la
temperatura de almacenamiento es elevada, puede
tener como consecuencia la disminución de la
concentración de algunos de los factores accesorios
de crecimiento.
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• Cada una de las especies hacterianas (o de cualquier otro
microorganismo) tiene una escala definida de necesidades
nutritivas.
• Para algunas especies esta escala es amplia, y de aquí que
crezcan en sustratos muy distintos, característica que es típica
de las bacterias coliformes;
• para otras especies bacterianas, por ejemplo para muchas
patógenas, la escala de necesidades es reducida y de aquí
que los microorganismos sólo sean capaces de crecer en un
corto número de tipos de sustratos.
• Por lo tanto, la bacterias se diferencian en cuanto a los
nutrientes que son capaces de utilizar para obtener energía:
• Algunas son capaces de utilizar diversos hidratos de
carbono, como por ejemplo las bacterias coliformes y
las especies de Clostridum
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Tecnología de Barreras
• 1. Introducción
2. Ejemplos del "efecto barrera"
3. Homeóstasis y Tecnología de Barreras
4. Descripción de barreras
5. Barreras Físico-Químicas
6. Barreras de Origen Microbiano
7. Barreras Emergentes
8. Ejemplos de barreras en la
preservacion de alimentos
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1. Introducción
• La estabilidad y seguridad microbiana de la mayoría de los alimentos se
basa en la combinación de varios factores (obstáculos), que no deberían ser
vencidos por los microorganismos.
• Es el llamado "efecto barrera", que es de fundamental importancia para la
preservación de alimentos dado que las barreras en un producto estable
controlan los procesos de deterioro, intoxicación y fermentación no
deseados.
• El concepto de barrera ilustra el hecho de que las complejas interacciones
entre temperatura, actividad de agua, pH, potencial redox, etc., son
significativas para la estabilidad microbiana de los alimentos.
• La tecnología de barreras (o tecnología de obstáculos o métodos
combinados), permite mejoras en la seguridad y calidad, así como en las
propiedades económicas de los alimentos,
– cuánta agua en un producto es compatible con su estabilidad
• Mediante una combinación inteligente de obstáculos que aseguran la
estabilidad y seguridad microbiana, así como propiedades nutritivas y
económicas satisfactorias.
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Consumidor
• La calidad del producto debe satisfacer al consumidor, ya
que esto hace o deshace a los productos y a sus
tecnologías.
• La diversidad de productos en el mercado hace que los
consumidores sean cada vez más exigentes en cuanto a la
calidad de los productos
• La tendencia es hacia el procesado mínimo de alimentos,
es decir más naturales, que conservan más sus
propiedades organolépticas, nutrientes, color,, textura,
olor y sabor característicos.
• Otra tendencia de los mercados es hacia los productos
ready-to-eat o productos listos para el consumo
• Ambas tendencias requieren de tecnologías como ésta para
preservar las cualidades mencionadas y ser a la vez un
alimento inocuo y seguro para su consumo
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Abuso Razonable
• Con certeza, el producto sufrirá condiciones abusivas en algún punto de
– la producción, distribución, display en minoristas, etcétera.
• Mas allá de que esto ocurra o no, el diseño del producto debe hacerse de tal
manera que pueda soportarlo y, en el peor de los casos, debería mostrar
señales visibles de deterioro antes del posible desarrollo de
microorganismos patógenos.
• Por lo tanto es recomendado el uso de métodos de preservación
combinados (conocidos también como métodos de preservación con
barreras o vallas) cuando se formulan nuevos productos.
• El término "abuso razonable", depende de lo que se considera como
"riesgo aceptable".
• Por ejemplo, en alimentos enlatados poco ácidos, esto se traduce como
el desarrollo de un caso de botulismo en 2.6 x 1011 latas producidas, esto
es un riesgo aceptable.
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Seguridad
• Seguridad no es un término absoluto. Es un
entendimiento y apreciación de las muchas
maneras en las que un alimento puede tornarse
peligroso para la salud, y las medidas
especiales que se toman para evitar que tales
probabilidades ocurran.
• Aún tecnologías bien establecidas tienen sus
pequeños, pero definidos riesgos potenciales.
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Calidad / Precio
• Un factor muy importante en el desarrollo de un
producto alimenticio es el costo del mismo.
• El uso de tecnología significa invertir, requiere
equipos, mano de obra especializada, controles
(HACCP), etc.
• Sin embargo, la inversión en tecnología generalmente
aumenta la rentabilidad a largo plazo, le da al
producto mayor valor agregado, mayor seguridad
bacteriológica y una mayor calidad, que en definitiva
es lo que el consumidor busca.
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2. Ejemplos del "efecto barrera"
• A cada alimento estable y seguro le es inherente
una cierta serie de barreras que difieren en calidad
e intensidad según el producto particular.
• Las barreras deben mantener bajo control la
población "normal" de microorganismos en el
alimento.
• Los microorganismos presentes en el producto, no
deberían poder vencer ("saltar") las barreras; de
otro modo, el alimento se alterará.
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Ejemplo general
• El alimento contiene 6 barreras:
–
–
–
–
–
–
Alta temperatura durante el proceso (valor F)
Baja temperatura durante el almacenamiento (valor T)
Actividad de agua (Aw)
Acidez (pH)
Potencial redox (Eh)
Conservantes (pres.)
• Los microorganismos presentes no pueden vencer las barreras y
así, el alimento es microbiológicamente estable y seguro
• Practicamente todas las barreras son similares
• No es lo más probable
F
T
Aw
pH
Eh
pres
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Ejemplo 1)
• Las principales barreras son:
– la Aw
– los conservantes,
• otras barreras de menor importancia son:
– la temperatura de almacenamiento,
– el pH
– el Eh
– estas 5 barreras son suficientes para inhibir el numero y tipo
de microorganismos usualmente asociados a dicho producto
F
T
Aw
pH
Eh
pres
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Ejemplo 2)
• Hay pocos microorganismos desde el comienzo
por lo que se precisan pocas barreras o bien
barreras bajas para la estabilidad del producto.
• El envasado aséptico de alimentos perecederos se
basa en este principio
F
T
Aw
pH
Eh
pres
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Ejemplo 3)
• Debido a malas condiciones higiénicas
inicialmente hay presentes demasiados
microorganismos indeseados y las barreras no
pueden prevenir el deterioro o envenenamiento del
producto.
F
T
Aw
pH
Eh
pres
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Ejemplo 4)
• Un alimento rico en nutrientes y vitaminas que
promueven el crecimiento de microorganismos por
lo que las barreras deben ser realzadas, de otro
modo serán vencidas.
F
T
Aw
pH
Eh
pres
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Ejemplo 5)
• Muestra el comportamiento de organismos dañados
subletalmente en el alimento. Si por ej., esporas bacterianas
en productos cárnicos son dañadas subletalmente por
calentamiento, entonces a las células vegetativas derivadas de
dichas esporas les falta vitalidad y por lo tanto son inhibidas
por unas pocas barreras o barreras de menor intensidad.
F
T
Aw
pH
Eh
pres
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Ejemplo 5)
•
•
•
•
•
•
•
Proceso de maduración en el cual la estabilidad microbiana se logra mediante una
secuencia de barreras que son importantes en distintas etapas del proceso y llevan
a un producto final estable
En etapas tempranas del proceso de maduración de salami, las barreras
importantes son la sal y los nitritos, que inhiben muchas de las bacterias presentes
Otras bacterias se multiplican, consumen oxigeno y así causan una disminución
del potencial redox del producto
Esto, a su vez, aumenta la barrera Eh, lo que inhibe organismos aerobios y
favorece el crecimiento de bacterias ácido lácticas, que son la flora competitiva,
lo que causa acidificación del producto y así un incremento de la barrera de pH
En salami con larga maduración la barrera de nitrito se ve debilitada y el recuento
de bacterias ácido lácticas disminuye, mientras que el Eh y pH aumenta otra vez
Todas las barreras se vuelven débiles durante un proceso de maduración largo.
Solo la actividad agua se refuerza con el tiempo y es la principal responsable de la
larga estabilidad de salchichas crudas de larga maduración.
Aw
pres
Eh
pH
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Homeóstasis de los microorganismos y
Tecnología de Barreras
• Es la tendencia a la uniformidad o estabilidad en su condición normal
(equilibrio interno)
• Si la homeostasis es interrumpida por factores de conservación (barreras),
los microorganismos no se multiplicarán (permanecerán en la fase lag) o
morirán antes de que su homeostasis se reestablezca
• Así, se puede lograr la preservación de alimentos interrumpiendo la
homeostasis de los microorganismos en forma temporal o permanente
• Existe la posibilidad de que distintas barreras no solo tengan efectos en la
estabilidad (aditivos) sino que también actúen sinérgicamente
• El efecto sinérgico se puede lograr si las barreras tienen impacto en
distintas partes de la célula (membrana, ADN, sistemas enzimáticos, pH,
aw, Eh) afectando así la homeostasis de los microorganismos en varios
sentidos
• En términos prácticos, esto significa que es más efectivo usar distintos
conservantes en cantidades pequeñas que solo un conservante en
cantidades mayores, ya que distintos conservantes podrían tener impacto
en distintos puntos de la célula bacteriana, y así actuar sinérgicamente.
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Barreras de Calidad y Seguridad
• Las barreras más importantes en la conservación de alimentos,
son las anteriores y unas 40, entre ellas:
– Alta o baja tensión de oxigeno
– Atmósfera modificada ( CO2, N2, O2)
– Alta o baja presión
– radiación (UV, microondas, irradiación)
– Calentamiento Ohmico
– Pulsaciones de campos eléctricos
– Ultrasonido
– nuevos envases
– micro estructura de los alimentos (fermentación en estado
sólido, emulsiones)
– varios conservantes.
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Calidad Total de los Alimentos
• Las distintas barreras pueden influenciar
–
–
–
–
–
la estabilidad,
las propiedades sensoriales,
nutritivas,
tecnológicas y
económicas de un producto,
• Las barreras presentes pueden ser tanto positivas
como negativas para la calidad total
• Una misma barrera podría tener un efecto positivo o
negativo en el alimento, según su intensidad.
– El enfriamiento a una temperatura baja no apta será
perjudicial para la calidad de frutas (daño por enfriamiento),
– Mientras que un enfriamiento moderado es beneficioso
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METODOS DE CONSERVACION
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Conservación por frío
• La aplicación del frío es uno de los métodos
más extendidos para la conservación de los
alimentos. El frío va a inhibir los agentes
alterantes de una forma total o parcial.
• Las ventajas son numerosas, por un lado
permiten conservar los alimentos a largo
plazo, principalmente a través de la
congelación.
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Refrigeración:
• Es un método que permite conservar los alimentos durante
un tiempo de días o semanas.
• La temperatura de la refrigeración reduce la velocidad de
crecimiento de los microorganismos termófilos y muchos de
los mesófilos, en cambio los de tipo psicotrofos pueden
multiplicarse.
• Cuando refrigeramos debemos controlar los siguientes
factores:
• Temperatura: la temperatura óptima oscila entre 0-5°C.
– La humedad, ya que si el ambiente es muy seco se reproducirá paso
de humedad desde el
alimento al medio.
– La luz, pues las cámaras de refrigeración son oscuras para evitar la
oxidación, principalmente de las grasas.
– La composición de la atmósfera, ya que si aumenta la
concentración de monóxido de carbono, se retrasa el periodo de
maduración. Y si aumenta la concentración de oxígeno, la
aceleramos.
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Congelación:
• Es un método adecuado para la conservación de alimentos
a largo plazo, ya que mantiene perfectamente las
condiciones organolépticas y nutritivas de los alimentos.
• A pesar de las bajas temperaturas, todavía existe en el
alimento agua líquida, ya que a las temperaturas de
congelación ( -18°C) no todo el agua está congelada.
• Algunas de las alteraciones que pueden tener los alimentos
sometidos a congelación son:
Quemadura por frío.
Modificaciones químicas:
– Enraciamiento de las grasas.
– Cambios de color.
– Pérdidas de nutrientes.
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Conservación por calor
• Consiste en la destrucción total de gérmenes patógenos y sus
esporas. Las técnicas que se utilizan son:
• Pasteurización:
– Consiste en calentar el alimento a 72°C durante 15 o 20 segundos, y
enfriarlo. Se utiliza sobre todo en la leche y en bebidas aromáticas como
zumos de frutas, cervezas, y algunas pastas de queso.
– Los alimentos pasteurizados se conservan sólo unos días ya que
aunque los gérmenes se destruyen, se siguen produciendo
modificaciones.
• Esterilización:
– Consiste en colocar el alimento en un recipiente cerrado y someterlo a
una elevada temperatura durante bastante tiempo, para asegurar la
destrucción de los gérmenes.
• Uperización o UHT:
– En éste proceso la temperatura sube hasta 150°C por saturado o seco
durante 1 o 2 segundos produciendo la destrucción total de esporas.
Después pasa por un proceso de fuerte enfriamiento a 4°C.
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Conservación por radiaciones.
• Es un método de conservación de alimentos, basado
en la aplicación de radiaciones ionizantes capaces de
eliminar microorganismo, algunos de ellos patógenos,
de un amplio grupo de productos y componentes
alimenticios.
• Puede afectar a los alimentos con:
– Cambios de color en carnes, pescados, frutas y queso.
– Modificaciones de textura en la carne
– Pérdidas de vitaminas hidrosolubles y liposolubles.
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Conservación por pérdidas de agua.
• Desecación o deshidratación:
– Consiste en eliminar al máximo el agua que
contiene el alimento, bien de una forma natural
(cereales, legumbres) o bien por la acción de la
mano del hombre, en la que se ejecuta la
transformación por desecación simple al sol
(pescado, frutas...), o por medio de una corriente
a gran velocidad de aire caliente ( productos de
disolución instantánea, como leche, café, té,
chocolate...).
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Otros procedimientos de conservación.
• Liofilización:
– Es un método de conservación en el cual se
deseca mediante el vacío, los alimentos. Se utiliza
sobre todo en leche infantil, sopas, café,
infusiones.
– Después de una rehidratación, su valor nutritivo y
sus cualidades organolépticas son prácticamente
las mismas que las del alimento fresco. El
alimento liofilizado sólo tiene un 2% de agua.
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• Salmuera:
– Es uno de las primeras aplicaciones de la sal en la
preparación de encurtidos y salsas. Con la salmuera queda
inhibida la multiplicación de los microorganismos.
• Salazón:
– Consiste en salar pescados y otros alimentos para matar los
gérmenes que puedan dañarlos, ya que la sal actúa como
un antiséptico cuando se emplea en determinadas
proporciones.
– La sal, además, debido a que aporta sabor, ejerce un efecto
conservador.
• El concentrado de azúcar:
– Consiste en agregar azúcar a preparados de frutas,
evitando la oxidación del fruto, ya que impide que entre en
contacto con el oxígeno del aire, por otra parte, cuando la
concentración en almíbar es alta, se mantiene la firmeza del
producto.
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• El encurtido:
– Consiste en colocar el alimento en una solución de agua
con vinagre.
• Aditivos:
– Consiste en incorporar a los alimentos sustancias
químicas como ácidos y sales para prevenir el desarrollo
de microorganismos, y para cambiar las características
físicas de los alimentos.
• Las Semiconservas:
– Son los alimentos elaborados de productos de origen
vegetal con o sin adición de otras sustancias, sometidos a
tratamientos autorizados que garanticen su conservación,
y contenidos en envases apropiados.
– Los tratamientos estabilizarán el alimento solamente
durante un tiempo determinado.
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Enlatado.
• El envasado del alimento se hace en envases metálicos,
fabricados con acero cubierto con una capa de estaño
• Dependiendo del tipo de alimento, el acero con su capa de
estaño a su vez se recubre con el barniz adecuado al tipo de
alimento que se envase
• Una vez llena la lata con el producto, se procede a cerrarla
herméticamente.
• Para ello se le somete a un proceso de calentamiento
apropiado para el tipo de producto que se ha envasado
• Los grados de temperatura y los tiempos de proceso,
dependen del alimento y en función de las variables de alta ó
baja acidez propias del producto.
• Después del calentamiento el producto se somete a un
enfriamiento. Este tratamiento térmico garantiza la destrucción
de los organismos que pudieran causar trastornos a la salud de
los seres humanos.
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Conserva o semiconserva.
• Elaborados a base de productos de origen vegetal ( en este
caso frutas ) con o sin adición de otras sustancias permitidas ,
sometidos a tratamientos autorizados ( esterilización ,
congelación , deshidratación y otros autorizados ) que
garanticen su conservación , y contenidos en envases
apropiados .
• En la semiconservas, los tratamientos estabilizarán los
alimentos solamente durante un tiempo determinado
• Semiconserva significa que el alimento está conservado crudo,
macerado con algún conservante natural como la sal o el
vinagre, pero sin pasar por el proceso de esterilización, es
decir está crudo, macerado
• Normalmente el alimento en semiconserva ha de conservarse
en frío.
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Clasificación de los agentes conservantes
Modo de acción
Inactivación de los
microorganismos
Agente conservante
Calor
Radiaciones
Inhibición o retardamiento Frío
de la multiplicación de los
microorganismos
Disminuir cantidad
de agua (disminuir
actividad agua)
Disminución de la cantidad
de oxígeno
Aumento de la cantidad CO2
Acidificación
Alcohol
Adición de conservadores
Forma de actuación
Pasteurización
Esterilización
Radicidación
Radurización
Radappertización
Refrigeración
Congelación
Desecación
Añadir sal
Añadir azúcar
Añadir glicerol
Añadir solutos o combinaciones anteriores
Envasar al vacío
Envasar en nitrógeno
Envasar en CO2
Añadir ácidos
Fermentación láctica y acética
Fermentación
lnorgánicos (por ej.sulfitos,nitritos)
Orgánico (por ej., sorbatos, benzoatos,
parabenos* etc.) Antibióticos (por ej. nisina)
Humo
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Restricción de la
llegada de microorganismos a los
alimentos
Control de la microestructura Emulsiones (agua/aceite)
Descontaminación
Ingredientes
Materiales de envasado, por ej.,
con agentes químicos (HCI,
H202) calor, radiaciones
ionizantes o X; no ionizantes)
Manipulación aséptica
o limpio
Envasado
Tratamiento super limpio
Tratamiento aséptico
Envasado aséptico o limpio
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CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOS
De A a B, fase de latencia;
De B a C, fase de aceleración positiva;
De C a D), fase logarítmica o exponencial;
De D a E fase de aceleración negativa;
De E a F, fase estacionaria máxima,
De F a G, fase de muerte acelerada;
De G a H, fase de muerte: y
De H a I, fase de supervivencia.
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APLICACIONES EN LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
En la conservación de alimentos (en la prevención de sus alteraciones) tiene una gran
importancia prolongar cuanto sea posible la fase lag y la fase de aceleración positiva.
•
•
•
Aportando el menor número posible de microorganismos, es decir
reduciendo el grado de contaminación; cuanto menor es el número de
microorganismos, más se prolonga la fase lag.
Evitando la adición de microorganismos en fase de crecimiento
activo (procedentes de la fase de crecimiento logarítmico). Estos
microorganismos pueden estar creciendo en los recipientes, en el
equipo o en los utensilios que entran en contacto con los alimentos.
Mediante uno o más factores adversos del medio: Nutrientes,
humedad, temperatura, pH, y potencial de O-R adversos, o
existencia de sustancias inhibidoras. Cuanto más adversas sean las
condiciones del medio, tanto más tiempo se retardará la iniciación de la
multiplicación microbiana.
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• Mediante daño real a los microorganismos con distintos
sistemas de tratamiento, como el calentamiento o la
irradiación. Así por ejemplo, se ha comprobado que, para
crecer, las bacterias o sus esporas que han sido sometidas a
tratamientos térmicos subletales necesitan un medio de
cultivo más rico que el que necesitan los organismos que no
han estado sometidos a temperaturas elevadas. Muchas
veces, una combinación de los distintos sistemas tendentes a
retardar la iniciación de la multiplicación de los
microorganisrnos es suficiente para conferir al alimento la
vida de almacén deseada.
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• A partir de la curva de crecimiento se puede calcular
el tiempo de generación de los microorganismos, es
decir, el tiempo que transcurre entre la formación de
una célula hija y su división para dar dos nuevas
células.
• El tiempo de generación será más corto durante la
fase de crecimiento logarítmico, y su duración
dependerá de las condiciones existentes en el medio
mientras se están multiplicando los microorganismos,
es decir,
– del tipo de alimento, de su pH, de la temperatura, del
potencial de O-R, de la humedad disponible y de la
presencia de sustancias inhibidoras.
– El tiempo de generación se acorta conforme las condiciones
del medio se vuelven favorables, mientras que se prolonga
conforme dichas condiciones se vuelven menos favorables.
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• Cualquier modificación del medio que prolongue el
tiempo de generación prolongará el tiempo de
conservación del alimento de forma más que
proporcional.
– Un descenso de la temperatura, por ejemplo, prolongará
el tiempo de generación y por lo tanto el tiempo de
conservación.
– Si partimos de una sola célula, y ésta se divide cada 30
minutos, transcurridas 10 horas habrá aproximadamente 1
millón de células, pero sólo unas 1.000 células si el tiempo
de generación es de 60 minutos, y sólo 32 células si es de
120 minutos.
– Esto pone de relieve la importancia que tiene evitar la
contaminación de los alimentos con microorganismos que
se encuentran en fase de crecimiento logarítmico, ya que
cuando su tiempo de generación es el mínimo, la fase lag
será corta, o no existirá, y
• la
multiplicación
de
los
microorganismos
continuará a su velocidad máxima
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Prevención de la descomposición microbiana
• Se evitará la descomposición microbiana de los alimentos si se destruyen (o
eliminan) todos los microorganismos que producen alteraciones y se evita
que se vuelvan a contaminar. No obstante, por el mero hecho de detener la
multiplicación de los microorganismos no necesariamente se evita su
descomposición, ya que pueden seguir teniendo actividad células
microbianas viables o sus enzimas.
• La destrucción de los microorganismos mediante la mayoría de los
procedimientos que se utilizan con esta finalidad, cuando en el alimento
existe un número inicial más reducido, aquélla es más fácil que cuando su
número inicial es más elevado; esto pone de relieve la importancia que tiene
la contaminación.
• Cuando los alimentos han de ser sometidos a tratamiento térmico, tienen
especial importancia tanto el aporte corno la producción de
microorganismos resistentes al agente letal que se está empleando, como
por ejemplo, el aporte o la producción de esporas bacterianas
termorresistentes. Las células vegetativas de los microorganismos que se
encuentran en la fase de crecimiento logarítmico son menos resistentes a
los tratamientos letales, mientras que son más resistentes si se encuentran
en la etapa final de la fase lag o en la fase estacionaria máxima de
crecimiento.
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FACTORES QUE DETERMINAN EL TIEMPO NECESARIO PARA QUE EL
CENTRO DE ALIMENTO CONTENIDO EN EL RECIPIENTE ALCANCE LA
TEMPERATURA DE ESTERILIZACIÓN
•
Material de que está hecho el recipiente. Un recipiente de
vidrio se calienta a una velocidad más lenta que una lata de
metal.
Tamaño y forma del recipiente. Cuanto de mayor tamaño
es una lata, tanto más tiempo tardará en alcanzar una
determinada temperatura en el centro, ya que en la lata de
mayor tamaño la distancia hasta el centro es mayor, y su
superficie en relación con su volumen, o con su peso, es
menor. Por consiguiente, las latas de mayor tamaño tardan
proporcionalmente más tiempo en calentarse, aunque en el
centro no alcanzan una temperatura tan alta como en el resto
del contenido.
•
–
La forma de la lata es la que determina la longitud del radio; una lata
de forma cilíndrica alargada se calentará más rápidamente que un
volumen igual del mismo alimento con tenido en una lata de forma
cilíndrica de radio mayor.
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•
Temperatura inicial del alimento. De hecho, la
temperatura del alimento que contiene la lata cuando se
introduce en la caldera (esterilizador de vapor),
prácticamente no hace variar el tiempo necesario para que
el centro de la lata alcance la temperatura de la caldera, ya
que un alimento cuya temperatura inicial es baja se calienta
con mayor rapidez que el mismo alimento con una
temperatura inicial más elevada.
–
No obstante, el alimento cuya temperatura inicial es más elevada
permanece durante más tiempo dentro del intervalo de
temperaturas letales para los microorganismos, y, por lo tanto, su
temperatura media durante el calentamiento es más elevada que la
del alimento enlatado cuya temperatura inicial es menor.
–
A la hora de someter a tratamiento térrnico alimentos enlatados que
se calientan lentamente, como por ejemplo el maíz con nata, la
calabaza y la carne, es importante que la temperatura inicial del
alimento sea elevada.
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•
Temperatura de la caldera. Latas de alimentos de forma
y tamaño iguales, introducidas en calderas a temperaturas
diferentes, alcanzan las respectivas temperaturas
prácticamente al mismo tiempo; no obstante, en la caldera
que se encuentra a una temperatura más elevada, el
calentamiento sería más rápido, y, por lo tanto, el alimento
alcanzaría antes las temperaturas letales.
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Consistencia del contenido de la lata y tamaño y forma de las piezas.
Todos estos parámetros influyen de forma importante en la penetración
del calor. Tanto el tamaño como el comportamiento de las piezas de
alimento y cuanto les ocurre durante su cocción, justifica su división en
tres categorías:
•
Píezas que conservan su identidad, es decir, que no se
cuecen aparte. Son ejemplos de este tipo de alimentos:
–
–
–
–
los guisantes, las ciruelas, las remolachas, los espárragos, y el maíz
de grano entero.
Si las piezas son pequeñas y se encuentran en salmuera, como
ocurre en los guisantes, su calentamiento tiene lugar como si se
encontrasen en agua.
Si los trozos son grandes, su calentamiento es más lento debido a que
el calor tiene que penetrar hasta el centro de los trozos antes de que
el líquido pueda alcanzar la temperatura de la caldera.
Las raíces de remolacha de gran tamaño y los tallos gruesos de
espárragos se calientan de modo más lento que estas mismas
hortalizas cuando las piezas son de menor tamaño.
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•
Piezas que se cuecen aparte y se ablandan o se vuelven viscosas.
Este tipo de alimentos se calientan lentamente porque el calor penetra
principalmente por conducción más que por convección. Esto tiene
lugar en el maíz de tipo nata, en el calabacín, en la calabaza, y en las
batatas.
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• Píezas que forman capas. Los espárragos se disponen de forma vertical
en el interior de la lata; por consiguiente, las corrientes de convección
circulan principalmente de arriba hacia abajo. Las espinacas forman capas
horizontales, produciendo un efecto «pantalla» que obstaculiza las
corrientes de convección
– La formación de capas está influida en gran parte por el grado de llenado de la
lata.
• La consistencia del contenido de la lata está influida por la adición de
algunas salsas. La adición de salsa de tomate a las alubias cocidas retarda
más que la salsa corriente la penetración del calor. El almidón obstaculiza
las corrientes de convección conforme su concentración se aproxima al 6 %,
si bien cuando aumenta más su concentración ejerce un escaso efecto
adicional. El cloruro sódico nunca se añade en concentraciones lo
suficientemente elevadas como para que influya en la velocidad de
calentamiento.
• La velocidad de penetración del calor disminuye conforme aumenta la
concentración de azúcar, aunque este efecto es contrarrestado en parte por
la importante disminución de la viscosidad de las soluciones de azúcar,
incluso de las concentradas, cuando aumenta la temperatura.
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•
Rotación y agitación. Tanto la rotación como la agitación
durante el tratamiento del recipiente que contiene el
alimento, acelerarán la penetración del calor si el alimento
es totalmente líquido, aunque en algunos alimentos
también pueden ocasionar modificaciones físicas no
deseables. Tienen relativamente poca influencia en la
duración del tratamiento térmico de aquellos alimentos que
permiten la libre circulación de las corrientes de
convección y cuyas piezas son muy pequeñas, como
ocurre en los guisantes.
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• La agitación en cambio, resulta muy útil en aquellos
alimentos que se disponen formando capas, como ocurre en
las espinacas, en los tomates, y en los melocotones partidos
en mitades. En las plantas conserveras con maquinaria más
anticuada, no resulta práctico voltear las latas a una
velocidad superior a las 10 a 12 r.p.m., si bien existen
máquinas más modernas que permiten el volteo cabeza con
cabeza a mayores velocidades. La rotación se emplea con
buenos resultados en la leche evaporada enlatada, mientras
que la agitación se emplea en aquellos alimentos que se
presentan en forma de pastas o de purés. Existe un
procedimiento para tratar el maíz de grano entero en
salmuera que emplea el calentamiento en una caldera de
cocción continua, que contiene un líquido de elevado punto
de ebullición, en la que el contenido de las latas se mezcla
mediante un cilindro o mediante tambores giratorios
existentes en su periferia.
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• La operación del enfriamiento de las latas se basa en los
mismos principios de transmisión del calor que el tratamiento
térmico. Se recomienda el enfriamiento rápido y forzado
porque es posible regularlo perfectamente. Un enfriamiento
demasiado lento puede ocasionar la sobrecocción del
alimento y es posible que permita el crecimiento de
microorganismos termófilos.
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Grupos de Aditivos
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•
•
•
•
•
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•
•
•
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•
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•
COLORANTES
CONSERVANTES
ANTIOXIDANTES
ESTABILIZANTES.
SINÉRGICOS DE ANTIOXIDANTES
SECUESTRANTES DE METALES
GELIFICANTES
EMULSIONANTES
ESPESANTES
POTENCIADORES DEL SABOR
EDULCORANTES BAJOS EN CALORÍAS
HUMECTANTES
ANTIAPELMAZANTES
REGULADORES DEL PH
OTROS ADITIVOS:
– acidulantes y correctores de acidez,
– distintas sustancias minerales,
– antiaglutinantes,
– antiespumantes,
– sustancias para el tratamiento de harinas etc.
– Los aromas son un grupo con características especiales, tanto por el gran número de sustancias
presentes en este grupo como por las peculiaridades de la legislación que les afecta. También
tienen gran interés los enzimas, cada vez más utilizados por la industria alimentaria en diferentes
aspectos del procesado, aunque no sean propiamente aditivos.
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Código E.
• Conservantes:
– entre E 200 (ácido sórbico) y E 290 (CO2)
• Antioxidantes:
– entre E 300 (ácido ascórbico) y E 385 (etilenodiamino tetracetato cálcico)
• Estabilizantes, espesantes, emulgentes y gelificantes:
– entre E 400 (ácido algínico) y E 585 (lactato ferroso)
• Potenciadores de sabor:
– entre E 620 (ácido glutámico) y E 900 (dimetilpolisiloxano)
• Agentes de recubrimiento:
– entre E 901 y E 914
• Gases:
– entre E 938 (argón) y E 948 (oxígeno)
• Edulcorantes:
– entre E 950 y E 967
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Código H.
Se codifican con la letra H más cuatro cifras los aditivos admitidos en
España pero no autorizados en todos los países europeos.
•
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•
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edulcorantes artificiales: H-6880
Ciclamato. H-6881
Ciclamato cálcico. H-6882
Ciclamato sódico. E-954
Sacarina H-6884
Sacarina sódica H-6886
Sacarina cálcica H-6887
Almidones modificados: H-4381
Almidones tratados por ácidos. H-4382
Almidones tratados por álcalis. H-4383
Almidones blanqueados. H-4384
Adipato de dialmidón acetilado. H-4385
Eter glicéndo de dialmidón. H-4386
Eter glicérido de dialmidón acetilado. H-4387
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I.D.A.
• La Ingesta Diaria Admisible (IDA) se define como:
– la cantidad de aditivos que puede ingerir el consumidor
diariamente, a lo largo de su vida, sin efectos adversos.
– Se expresa en miligramos de aditivo por kilogramo de peso
corporal.
– El concepto de la IDA lo emplean las agencias reguladoras para
establecer los niveles de inocuidad de los aditivos en los
alimentos.
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ASPECTOS TOXICOLÓGICOS Y TECNOLÓGICOS DE LOS
ADITIVOS EN LOS ALIMENTOS
• El uso de aditivos debe estar regulado por la ética profesional; deben
aportar un beneficio al alimento, ya sea mejorándolo o aumentando su vida
útil. No deben encubrir defectos y usarse dentro de las normas de buenas
practicas de manufactura nacionales e internacionales. Su exceso
significaría que, en vez de ser aditivos, serían contaminantes o se estaría
cometiendo un fraude.
• Se han realizado estudios toxicológicos con el objeto de garantizar su
inocuidad de consumo. En algunos países la legislación al respecto exige
que se realicen diferentes pruebas toxicológicas para demostrar la ausencia
de efectos indeseables en humanos. Para esto muchas veces se requieren
estudios con dos especies de animales, llevándose a cabo pruebas de
toxicidad aguda así como pruebas de toxicidad crónica. Este último tipo de
ensayos tratan de reflejar la manera de consumo de un aditivo en la
alimentación humana
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•
•
•
•
Debido al riesgo toxicológico que pudiese implicar un aditivo, la Organización
Mundial de la Salud (OMS), así como la Organización Internacionales para la
Agricultura y para la Alimentación (FAO) han sugerido una ingesta diaria aceptable
(IDA) en base al peso corporal del individuo, siendo ésta la cantidad de aditivo que
puede ser ingerido diariamente en la dieta durante toda la vida, sin que se presente
un riesgo para la salud humana y su fundamento se basa en estudios de toxicidad
aguda y crónica.
Además, se debe aplicar un factor de seguridad que en general corresponde a una
concentración 100 veces menor respecto a la dosis en la cual no fueron detectados
efectos adversos en animales.
Por otro lado, los altos costos de las pruebas toxicológicas agudas que en 1981
tenían un precio que oscilaba de 7.840 a 56.000 dólares o de las crónicas de
224.000 a 504.000 dólares, han hecho que el número de nuevos aditivos sea cada
vez menor y que varios de los ya existentes reafirmen su uso, por haber sido
ampliamente utilizados sin que hasta la fecha se hayan registrado casos de
intoxicación. Por ejemplo, en los Estados Unidos de América, se tiene una
clasificación para aditivos que a través de los años han demostrado ser inocuos para
la salud humana, siendo conocidos como "GRAS" (Generally Recognized as Safe) o
sea "generalmente reconocidos como seguros".
Sin embargo, esta clasificación no es absoluta ya que algunos han sido
reconsiderados respecto a su seguridad de empleo en alimentos, como en el caso
del Rojo II . Además de las pruebas toxicológicas antes mencionadas, hay otras
como los ensayos que detectan mutaciones, alteraciones durante el embarazo,
alergias, teratogénesis, etc.
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En la eficacia tecnológica, las razones que justifican
la necesidad de su uso
(Comisión del Codex Alimentarius FAO/OMS) son:
1. Conservar la calidad nutritiva del alimento
2. Proporcionar componentes esenciales a alimentos
destinados a grupos de consumidores con
necesidades nutritivas especiales
3. Aumentar o mejorar la conservación, estabilidad o
caracteres organolépticos de un alimento, sin que
se altere su calidad
4. Ayudar a la fabricación, transformación,
preparación, tratamiento, envasado, transporte o
almacenamiento de los alimentos, condición de
que no se empleen para ocultar defectos.
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La evaluación de la seguridad de un aditivo
alimentario tendrá en cuenta:
1. Los aspectos fisicoquímicos y biológicos de
las
sustancias así como sus analogías con otros
productos para los cuales existen datos cinéticos
y toxicológicos
2. Tipo de alimentos en los que eventualmente se
empleará
3. Frecuencia previsible de exposición (consumo) por
eres humanos
4. Evaluación toxicológica del aditivo, a través de los
diferentes estudios de toxicidad
5. Posibles problemas de toxicidad que pudieran
derivarse del uso normal del aditivo
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Los estudios de toxicidad se realizan en el
laboratorio y con animales de experimentación e
incluyen:
1. Estudios bioquímicos: velocidad y grado de
absorción, distribución, metabolización y
eliminación
2. Toxicidad aguda, subcrónica y crónica
3. Cinética y biotransformación
4. Efectos sobre reproducción
5. Mutagénesis
6. Carcinogénesis
7. Efecto sobre el comportamiento
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Manifestaciones tóxicas de los
aditivos alimentarios:
• Pueden detectarse en animales de laboratorio a través de cambios
funcionales y alteraciones inmunitarias.
• Las alteraciones inmunitarias mas comunes son las sintomatologías
variadas de tipo:
– Cutánea
– Oculares (conjuntivitis)
– Respiratoria
– Digestiva
– Nerviosa (cefaleas)
– Articulares
– Renales
– Shock anafiláctico
• Las manifestaciones funcionales mas frecuentes observadas son:
– Variaciones del peso,
– Efectos laxantes,
– Alteraciones del comportamiento y en el sistema nervioso central
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Entre los aditivos implicados están:
(solo como mínimos ejemplos y no generalizado para todas las personas)
•
•
•
•
•
•
•
•
Algunos colorantes como la tartrazina y edulcorantes artificiales: sacarina,
aspartame y ciclamato, originan:
– urticaria y asma;
Antioxidantes: BHA (butil hidroxi anisol) y BHT (butil hidroxi tolueno) originan:
– urticaria y asma;
Conservantes como el nitrito sódico genera
– urticaria crónica,
Benzoatos, sulfitos producen
– asma, urticaria, shock anafiláctico;
Espesantes y gelificantes responsables de la aparición de
– shock anafiláctico y/o angioedema.
Otros, presentan manifestaciones orgánicas no neoplásicas como son
– hepatomegalia, cálculos urinarios, tumores de vejiga, agrandamiento del
ciego, ligeras alteraciones hematológicas, etc.
Colorantes y Nitrosaminas originan:
– alteraciones neoplásicas
De cualquier modo, los aditivos alimentarios parecen más exacerbar una condición
preexistente que inducirla.
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• Los mecanismos alérgicos están raramente
involucrados, aunque la inmunoglobulina G
pueda estar implicada en algunos individuos
asmáticos sensibles a los sulfitos.
• Cobra cada vez más importancia el estudio de
las posibles biotransformaciones de los aditivos
en el alimento, durante la preparación y
almacenamiento e incluso en el interior del
organismo así como las interacciones entre
aditivos e impurezas.
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Algunos aspectos de los aditivos que
pueden generan mayor riesgo a la salud
debido a su consumo :
• bromato de potasio,
• nitrito de potasio
• sulfito de sodio.
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El bromato de potasio
• Mejorador en la harina para mantener la textura de los alimentos farináceos
• Se lo ha retirado de la lista en muchos paises, debido a las numerosas
intoxicaciones registradas y apoyada por las Monografías del Comité de
Expertos de Aditivos Alimentarios (JECFA) que desaconsejan su uso por
riesgo de carcinogenicidad
• Los responsables de la intoxicación es el ácido hidrobrómico que se genera
en el estómago como producto de degradación y genera irritación
gastrointestinal
• la capacidad fuertemente oxidante del bromato facilita su penetración en las
membranas biológicas y contribuye a los efectos observados a nivel renal y
óptico
• La sordera puede ser un efecto secundario a la degradación de las células
externas de la cóclea. A nivel renal puede provocar necrosis tubular con
edema intestinal
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El nitrito de sodio o de potasio
La principal manifestación tóxica debida a la ingestión
de nitrito es la metahemoglobinemia que afecta
fundamentalmente a los niños lactantes.
se lo utiliza en:
Industria láctea evitando la hinchazón de
algunos tipos de quesos (Gouda) provocada
por la acción microbiana
La concentración recomendada por el Comité
FAO/OMS es de 200 mg/L de leche empleada en la
elaboración de quesos que ha sido reducida en
algunos países hasta 100mg/L , encontrándose
niveles residuales en el queso de 50 mg/Kg.
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En el curado de las carnes
• Se lo usa por sus múltiples funciones dado que actúa como
agente antimicrobiano (inhibidor del Clostridium
botulinum), sobre el mantenimiento del color rojo de los
productos curados y sobre las propiedades organolépticas
del sabor y aroma
• La principal preocupación por el consumo de nitrito en
particular por su empleo en la industria carnea ha sido la
formación de nitrosaminas en los productos cárnicos
curados, así como la síntesis de estos compuestos in vivo a
partir de sus precursores y la potencialidad carcinogénica
elevada de estos N-nitrosos compuestos.
• Las nitrosaminas se convierten en especies electrofílicas
tras una hidroxilación, formándose a continuación
compuestos hidroxialquilo e iones alquilcarbonio activos
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• Las nitrosaminas son sustancias de acusada toxicidad que
causan necrosis hepática en animales y humanos, oclusión
fibrosa de las venas y hemorragia pleural y peritoneal en
animales.
• La intoxicación crónica produce fibrosis hepática,
proliferación de conductos biliares, hiperplasia hepática
• Las nitrosaminas son mutágenos y carcinógenos en
roedores y producen cáncer en una serie de órganos que
incluyen el hígado, tracto respiratorio, riñón, vejiga urinaria,
esófago, estómago, páncreas.
• Los niveles permitidos de nitritos en carnes curadas han bajado
de 200 a 120 ppm. Además la adición conjunta de ácido
ascórbico previene la formación de nitrosaminas. La
prohibición de este aditivo no se contempla debido al peligro
del crecimiento de Clostridium botulinum que pude ocurrir en
alimentos cárnicos en ausencia de nitritos.
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Los agentes sulfitantes o sulfitos
• Antioxidantes y agentes reductores para la inhibición de
reacciones catalizadas por enzimas
• Provocan el pardeamiento enzimático y especialmente
inhiben el pardeamiento no enzimático
• Previene las pérdidas del ácido ascórbico durante el
procesamiento y almacenamiento de frutas y vegetales
• Antioxidante para la protección de lípidos y aceites
esenciales
• Efecto antimicrobiano importante sobre las bacterias
acéticas y lácticas y en menor grado, sobre hongos y
levaduras
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Efectos observados por la ingesta de
sulfitos
• Desencadenan crisis de asma en determinados
grupos de individuos asmáticos
• Reacciones intestinales, urticaria, angioedema,
hipotensión y sensación de picor
• La sensibilidad depende de los niveles
residuales del aditivo en el alimento, del
individuo y del tipo de alimento
• Entre los alimentos implicados:
– Las ensaladas de lechuga sulfitadas
INDUSTRIA ALIMENTARIA Y SU REPERCUSIÓN EN LA SALUD
PROCESOS TÉRMICOS DE CONSERVACIÓN
Profesor Rafael Enamorado Solanes
Conclusiones:
• Existen aproximadamente 2800 compuestos aprobados como
aditivos para uso en los alimentos en EEUU.
• En Europa hay admitidos alrededor de 400. Aproximadamente
1300 de los 2800 son aromatizantes que se usan en muy
pequeña cantidad.
• Aunque muchos de estos aditivos han sido usados durante
largo tiempo y se consideran sustancias GRAS (generalmente
reconocidas como seguras) las intoxicaciones crónicas que se
han producido por la presencia en múltiples alimentos, los
fenómenos de hipersensibilidad y riesgo de cancerogénesis,
hacen que continuamente se estén investigando las posibles
acciones de estas sustancias, sus mecanismos de toxicidad y
se revisen las IDA de las mismas