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PROCESOS DE HIGIENIZACIÓN Y CONSERVACIÓN DE LOS ALIMENTOS 1. Los diferentes procedimientos de conservación Con objetos de prolongar la vida de los alimentos (carnes, pescados, huevos, verduras, hortalizas y frutas) y de almacenar los productos procesados, es absolutamente imprescindible conservarlos de alguna manera. Desde un principio, se utilizaron las variables que intervienen en los procesos de almacenamiento y conservación de los alimentos: pronto se comprendió que uno de los secretos consistía en protegerlos del aire, la luz o la humedad envolviéndolos en ciertas sustancias impermeables, como la arcilla o la miel, y más tarde, el aceite, el vino, el vinagre, la grasa.. y otras que, además, modificaban el aspecto y el gusto de la comida, como las cenizas y la sal; de esta última después se supo que, como sustancia antiséptica y desecadora, impide la oxidación y, en consecuencia, que proliferen microorganismos degradantes. El humo o, simplemente, la desecación, además de proteger el alimento, modifica los procesos químicos y biológicos favorables a su descomposición, los sumerios fueron los primeros en emplear en la carne los dos procedimientos combinados. Con el conocimiento del fuego, el ser humano se dio cuenta de que la carne y el pescado eran menos perecederos cocidos que crudos. Existe una gran variedad de microorganismos en la superficie de los alimentos naturales y, a veces, también en su interior. Según su procedencia, estos microorganismos se pueden clasificar en dos grandes grupos: de origen endógeno( están en los alimentos antes de su elaboración) y de procedencia exógena ( los microorganismos llegan a los alimentos durante su obtención: del suelo, del polvo, del agua o de utensilios utilizados en la industria; etc.) (ver tabla siguiente) Microorganismos presentes en los alimentos - Agentes de zoonosis. - Agentes productores de enfermedades animales no transmisibles al ser humano. De origen endógeno - Agentes de enfermedades en vegetales no transmisibles al ser humano - Patógenos para el ser humano: agentes de intoxicaciones e infecciones alimentarias. De origen exógeno - Saprofitos: alterantes principales de los alimentos. Únicamente unos determinados gérmenes alterarán el alimento, lo que se debe a una serie de factores que se incluyen en la selección de esta microflora específica, selección denominada asociación microbiana alterante. Esta asociación es específica para cada tipo de alimento que es colonizado. Los microorganismos específicos serán los que se multipliquen y su actividad bioquímica dará como resultado la alteración del alimento. Para ilustrar esta especificidad se puede acudir al estudio de algunos ejemplos; así, la limosidad superficial de la carne refrigerada se debe a bacilos Gpsicrotróficos; las podredumbres de los vegetales tienen su origen en proliferación de bacterias G-; y las frutas desecadas se alteran por crecimiento de levaduras. En el siguiente cuadro se pueden apreciar las asociaciones microbianas que se establecen en algunos alimentos. Alimentos Bacterias Achromobacter liquefaciens, Acinetobacter, Alteromonas, Bacillus cereus, Clostridium bifermentans, C. perfringens, Escherichia coli, Lactobacillus, Leuconostoc mesenteroides, Micrococcus luteus, Moraxella, Proteus, Pseudomonas fragi, P. fluorescens, Salmonella enteridis, Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis. Pescados, pastas Bacillus circulans, B. coagulans , B. brevis, B. firmus, B. de pescado, licheniformis, B. subtilis, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Moraxella, Pseudomonas, Vibrio. gamba Bacillus brevis, B. cereus, B. circulans, B. coagulans ,B. Conservas macerans, B. polymyxa, B. pumilus, B. subtilis, B. stearothermophilus, Clostrium botulinum, C. perfringens, C.sporogenes, Desulfotomaculum nigrificans. Alcaligenes faecalis, Clostrium perfringens, Enterobacter cloacae, Huevos Enterobacterias, Escherichia, Klebsiella, Proteus, Pseudomonas, Salmonella, Staphylococcus. Anaerobios sulfito reductores, bacterias proteolíticas, Bacillus Leche, cereus, Enterobacterias, Enterobacter hafniae, Pseudomonas, mantequilla, Shigella flexneri, S. sonnei, Staphylococcus aureus, Streptococcus quesos lactis, S. faecalis. Bacillus, Brevibacterium, Clostridium, Erwinia carotovora Verduras Bebidas: Acetobacter, Gluconobacter, Pseudomonas. -vino Flavobacterium, Lactobacillus brevis, L. casei. -cerveza Bacillus licheniformis, B. subtilis, Clostrium thermoaceticum, -jarabe Leuconostoc, Staphylococcus, Streptococcus Aceite, aceite de Bacillus subtilis, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas fluorescens, Sarcina lutea, Streptococcus. coco Carnes Las condiciones específicas del alimento y el medio ambiente en el que se encuentra favorecen la formación de esta asociación microbiana alterante. Tales condiciones, internas y externas, se pueden agrupar en una serie de parámetros, tanto de tipo biótico como abiótico, que facilitan la selección de una determinada microflora: factores intrínsecos, implícitos, extrínsecos y tecnológicos. El efecto conservador de cada método radica en que elimina, restringe y/o inhibe la actividad microbiana, impidiendo las reacciones enzimáticos, químicas y físicas que darían lugar a cambios organolépticos y a la alteración total del alimento. Esta restricción de la actividad microbiana se consigue modificando lo que anteriormente se ha definido como variables intrínsecas del alimento. Los alimentos conservados son aquellos que, después de haber sido sometidos a tratamientos apropiados, se mantiene en las debidas condiciones higiénico-sanitarias para su consumo durante un período de tiempo determinado. La conservación se basa en una serie de acciones. Son éstas: • Prevención o retraso de la descomposición bacteriana. Para ello, se ha de hacer lo siguiente: - Mantener los alimentos sin gérmenes. - Eliminar los existentes. - Obstaculizar el crecimiento y la actividad microbiana. - Destruir los microorganismos. • Prevención o retraso de la autodescomposición de los alimentos mediante estas acciones: - Destruir o inactivar sus enzimas. - Prevenir o retardar las reacciones químicas. • Prevención de las alteraciones debidas a insectos, animales superiores, etc. Existen diferentes métodos de conservación de los alimentos: Asepsia; se trata de impedir que los microorganismos lleguen al alimento. Eliminación de microorganismos. Mantenimiento de condiciones anaerobias en un recipiente cerrado al vacío. Uso de temperaturas bajas. Desecación, en la que se incluye la retención del agua por solutos, coloides hidrófilos, etc. Utilización de conservadores químicos, que incluso, pueden ser producidos por microorganismos o añadidos al alimento. Irradiación. Destrucción mecánica de microorganismos por trituración. Combinación de dos o más métodos, citados anteriormente. En este apartado se analizan las variables que intervienen en cada método de conservación y/o almacenamiento, desde el desecado hasta la conservación por irradiación, con radiaciones gamma y rayos X, pasando por los procedimientos más conocidos, como es el tratamiento por el calor y el frío. Partiendo de la idea de que la conservación de los diversos productos alimenticios es, en algunos casos, resultado de varios tratamientos, se comienza con el examen de los factores intrínsecos y su aplicación para almacenar y/o conservar los alimentos, y se finaliza tratando otras técnicas en las que está implicado otro tipo de variables. Los procesos de conservación de los alimentos se pueden clasificar de este modo: a) Tratamiento de tipo físico: 1) Por acción de la temperatura: a) Por elevación: • Escaldado. • Pasteurización. • Esterilización. b) Por disminución: • Refrigeración. • Congelación. 2) Por acción sobre su contenido en agua: • Concentración. • Desecación. • Deshidratación. 3) Por acción mixta: • Liofilización. b) Tratamiento de tipo químico: 1) Sin modificación de las características organolépticas del alimento: • Adición de compuestos químicos. 2) Con modificación de las características organolépticas del alimento: • Salazón. • Ahumado • Acidificación. • Fermentación. • Azucarado. c) Tratamientos con radiaciones: • Radiación UV. • Radiaciones ionizantes. d) Otros tratamientos: • Utilización de gases. • Tratamientos a altas presiones. 2. La temperatura. La utilización y el control de la temperatura es uno de los factores básicos para conservar los alimento, pues afecta a la viabilidad y al desarrollo microbiano. La temperatura puede afectar a todas las etapas del crecimiento bacteriano: fase de latencia, velocidad de crecimiento, número final de células. En líneas generales, es posible afirmar que el efecto de la temperatura dependerá de varios aspectos: las clases de microorganismos, los tipos de alimentos, los tiempos de almacenamiento. 2.1. La acción de las temperaturas altas. La destrucción de los microorganismos por efectos del calor (temperatura superior a aquéllas a las que crecen los microorganismo) se debe a la coagulación de las proteínas y a la inactivación de los enzimas necesarios para su normal metabolismo, lo que provoca su muerte o lesiones subletales. Por tanto, las temperaturas altas aplicadas en los alimentos actúan así: Impiden la multiplicación de los microorganismos. Causan la muerte de las formas vegetativas de éstos. Destruyen las esporas. Si se analizan gráficas de supervivencia bacteriana, se observará que son de forma exponencial o logarítmica. El logaritmo representa el número de supervivientes en función del tiempo a una determinada temperatura; la gráfica que resulta es una línea recta. La combinación de estas dos variables, tiempo y temperatura, permite desarrollar técnicas de destrucción. Tras un tiempo determinado: Log Nt = log N0 – K(*)t Donde (*) K es la constante de destrucción térmica; se puede calcular el valor de K: K t = log N0 – log Nt K = 1/ t log N0 – log Nt K = 1/t log N0/ Nt Consideramos el tiempo t en el cual la población se reduce a la décima parte es decir, Nt = 1/10 N0; llamamos a este tiempo, tiempo de reducción decimal; entonces: K = 1/D log 10 K = 1/D Este tiempo es la inversa de la constante. Al sustituir, tenemos: Log Nt = log N0 – t/D En la práctica, D se expresa en minutos, segundos, etc. Cada vez que transcurra un tiempo t igual al de reducción decimal, la población se reducirá a una décima parte. El valor D de las diferentes especies microbianas es distinto; un valor D elevado es indicativo de una gran resistencia al calor (termorresistencia). El orden de muerte logarítmica de los microorganismos permite llegar a dos deducciones importantes: Cuanto mayor sea la cantidad de microorganismos que haya en el alimento, más tiempo se tardará en reducir el número de supervivientes a un valor determinado. Por eso, para cada producto se utiliza una combinación de tiempo y temperatura, y se tiene en cuenta el sistema de preparación del alimento. Como la destrucción sigue un orden logarítmico, teóricamente, ni siquiera un tiempo de tratamiento infinito destruiría la totalidad de los microorganismo. Ésta es la razón de que se utilice el concepto de esterilidad comercial, es decir, que los tratamientos van encaminados a reducir el número de microorganismo supervivientes a un valor predeterminado. A una temperatura concreta, la destrucción de los microorganismos por el calor sigue la siguiente relación: dN/dt = - KN Donde tenemos esto: N = número de microorganismos con vida a un determinado tiempo, K = velocidad relativa de destrucción térmica, y dN/dt = variación del número de microorganismos respecto al tiempo. Esto significa que la destrucción de las células bacterianas es directamente proporcional a la cantidad de microorganismo. En la curva de supervivencia se observa que , a medida que aumenta el tiempo, la curva va decreciendo, es decir, que desciende el número de microorganismos. Si a esta ecuación inicial se le realiza una integración, el cambio de logaritmo neperiano a logaritmo decimal, y se hace la representación gráfica de log N/N0 frente a la temperatura, se obtiene una recta denominada curva de supervivencia porque N representa en número de microorganismos que han sobrevivido al tiempo t. De esta curva se puede deducir el tiempo de reducción decimal o valor D ( el tiempo que se necesita para reducir, a una temperatura dada, del 90% de los microorganismos). Por tanto, existe una relación entre la velocidad de destrucción y el valor D: t = D log N0/N Este detalle es muy importante en el momento de establecer un tratamiento térmico, de modo que la carga microbiana inicial es trascendental para la eficacia del tratamiento, y que debe ser lo más baja posible. Hasta aquí hemos visto que existe conexión entre la concentración de microorganismos y el tiempo de calentamiento a una temperatura concreta. Pero, por otra parte, la velocidad de destrucción varía en función de la temperatura, obteniéndose gráficas de destrucción térmica o curvas tiempo/temperatura. De esta forma, un tratamiento térmico de destrucción de un microorganismo se define mediante dos valores: un valor esterilizante y otro valor z. El primero es el tiempo, en minutos, que se precisa para obtener a 250ºF la esterilización práctica, es decir, la relación N0/N que se haya fijado. El valor Z es el número de grados Fahrenheit o centígrados correspondiente al traspaso de un ciclo logarítmico por la esterilización. F = t 10 T-250/Z Aquí t es la duración de la esterilización en minutos; T, la temperatura en grados Fahrenheit o centígrados precisos para reducir a la décima parte el tiempo de reducción decimal. Por tanto, la termorresistencia dependerá de varios factores: Relación tiempo-temperatura. El tiempo necesario para destruir células o esporas, bajo ciertas condiciones, disminuye al aumentar la temperatura. Concentración inicial de microorganismos o formas vegetativas. Cuantos más microorganismos haya, mayor será el tratamiento térmico que se precise. Medio de cultivo. La acción, tipo y la cantidad de los nutrientes varían en función de los microorganismo, de manera que, cuanto más favorable sea el medio para el crecimiento, más resistentes serán. Temperatura de incubación. La máxima resistencia de una bacteria a su destrucción coincide con su temperatura óptima de crecimiento. Fase de crecimiento. La máxima resistencia de las bacterias se da durante su última etapa de latencia, y la mínima, en su fase de crecimiento logarítmico. Desecación. Esto es importante para las formas vegetativas. En algunos casos, es más difícil destruir las esporas en medio seco (son necesarios 180ºC durante dos horas) que en medio húmedo (se necesitan 121ºC durante veinte minutos). Concentración de hidrogeniones (pH). Los microorganismos y sus formas vegetativas son más resistentes al calor cuando están en un medio en el que su pH sea neutro. Un cambio hacia el lado ácido disminuye la termorresistencia. El tiempo de destrucción térmica es el tiempo necesario para destruir, a una temperatura dada, un número determinado de microorganismo o formas vegetativas en condiciones específica. A partir de la gráfica anterior se puede fijar el tiempo de reducción decimal, o valor D, cantidad de minutos que se precisa para destruir el 90% de la población a una determinada temperatura. Estos valores se indican mediante un subíndice, con el que se señala la temperatura en grados Celsius. A partir de este dato cabe predeterminar el tratamiento térmica idóneo para lograr el nivel de destrucción deseado. Como el valor D refleja la termorresistencia de las bacterias a una temperatura concreta, si representamos log D frente a distintas temperaturas, de la pendiente resulta un nuevo valor z que es el número de grados Celsius precisos para que la gráfica de la termodestrucción atraviese un ciclo completo, es decir, los grados requeridos para reducir diez veces el tiempo de destrucción térmica. Estos dos valores son necesarios para calcularlos tratamientos térmicos y para comparar la termorresistencia de los diferentes microorganismos. 2.2. Aplicación de altas temperaturas. El calor se emplea para impedir el crecimientos de los microorganismo; así, si se aplica una cierta temperatura durante un tiempo, se provoca su destrucción, o se mantiene por encima de las que permite el desarrollo bacteriano. El uso de estos tratamientos térmicos depende de la naturaleza del alimento: algunos, como la leche, sólo se pueden calentar hasta una cierta temperatura pues, de otro modo, se producen cambios en su aspecto y su sabor; otros, sin embargo, se tratan a temperaturas elevadas sin que haya alteraciones. Cuanto mayor sea el tratamiento térmico, mayor será el número de gérmenes que se destruyan. Si no se llega a la destrucción de todos los microorganismos, el procedimientos térmico ha de destruir todos los que sean potencialmente peligrosos para la salud. Escaldado El escaldado es un tratamiento térmico suave que consiste en someter al producto, durante un tiempo más o menos largo, a una temperatura inferior a 100ºC. Se utiliza en la conservación de las hortalizas para fijar su color o para disminuir su volumen y, antes de su congelación, con el fin de destruir enzimas que puedan deteriorarlas durante su conservación. No obstante, se puede recurrir al escaldado en procesos de otros alimento, como el desengrasado del atún antes de enlatarlo o el precocinado de los crustáceos, para facilitar la eliminación del caparazón. Esta técnica destruye las formas bacterianas vegetativas, así como los mohos y las levaduras. Puesto que, como los efectos letales del calor son acumulativos, el escaldado elimina los gérmenes sensibles al calor y sensibiliza a los termorresistentes; este proceso puede incrementar la eficacia de un posterior tratamiento térmico. Pasteurización La pasteurización es un procedimiento térmico realizado a temperaturas inferiores a 100ºC que destruye parte de los microorganismos, principalmente las formas vegetativas y los gérmenes patológicos que alteran los alimentos. Debido a esta parcial inactivación de los microorganismos, la pasteurización se acompaña de otras técnicas que aumentan la conservabilidad del alimento, como la conservación del producto refrigerado, la acidificación del medio, la reducción de la actividad del agua, la adición de azúcares o de sales, etc. El aumento de la temperatura se lleva a cabo mediante vapor, agua caliente, calor seco o corrientes eléctricas. Un tratamiento pasteurizante está recomendado en los siguientes casos: Cuando un tratamiento térmico más elevado dañe el producto, por ejemplo, la leche, las anchoas o el jamón de York. Si se pretende eliminar los patógenos de un alimento; es el caso de la leche pasteurizada para hacer queso. Cuando los principales microorganismo que alteran el producto no sean muy termoresistentes; es lo que ocurre con las levaduras en los jugos de frutas. En algunos alimentos que van a ser sometidos a un proceso fermentativo, para evitar fermentaciones anómalas, como sucede con el vino. El tratamiento térmico de la pasteurización va acompañado de otros métodos de conservación: la refrigeración, el envasado del producto en un recipiente cerrado, la creación de unas condiciones anaerobias, la adición de altas concentraciones de azúcares, o la adición de conservadores químicos. Los tiempos y las temperaturas de tratamiento varían según el producto y la técnica de pasteurización. Existe un método de temperatura alta y tiempo corto (HTST), en el que la temperatura es de 71,7ºC y el tiempo, al menos, de quince segundos; y otro método de temperatura baja y tiempo largo (LTH): son 62,8ºC durante treinta minutos, de aplicación en la leche, pudiendo existir otros sistemas para otros derivados lácteos. Ya se ha señalado que la pasteurización destruye muchos microorganismos, pero no logra una esterilización comercial. El objeto de este tratamiento es no alterar de forma profunda los caracteres organolépticos de los alimentos, sino la destrucción de los microorganismos patógenos. Esterilización La esterilización es un procedimiento más drástico; en ella, las temperaturas son superiores a 100ºC (115ºC a 127ºC). Para alcanzarlas, se utilizan autoclaves con vapor a presión o esterilizadores. Si se quiere incrementar la temperatura de los esterilizadores, se deben aumentar las presiones del vapor. Para que el procedimiento sea lo más efectivo posible, se lleva a cabo en autoclaves con agitación continua o discontinua. Se ha de hacer de tal forma que las alteraciones del producto por el efecto térmico sean mínimas. No obstante, como el proceso se debe mantener un cierto tiempo (en algunos alimentos, hasta veinte minutos), la temperatura afecta al valor nutricional y organoléptico de ciertos productos. En el caso de esterilización de productos líquidos, antes del proceso de llenado en recipientes estériles, éstos se someten a temperaturas elevadas mediante altas presiones de vapor, de forma que el líquido adquiera en pocos segundos una temperatura alta. Este sistema de conseguir elevadas temperaturas en poco tiempo cada vez es más utilizado; se llama uperización o procedimientos UHT: se trata de elevar la temperatura a 150ºC, por inyección de vapor saturado, durante uno o dos segundos; así se mata a bacterias y esporas; luego, se pasa a un proceso de enfriamiento a temperaturas cercanas a 4ºC. A la hora de realizar un tratamiento térmico esterilizante hay que tener en cuenta algunos factores, como el pH del alimento; el momento en el que se va a llevar a cabo este tratamiento, es decir, antes o después del llenado del recipiente; la forma de aplicarlo; o el empleo o no de una agitación mecánica. De la combinación de estas variables resulta una gran diversidad de posibilidades, traducidas en métodos y aparatos. 2.3. Las alteraciones microbianas Los alimentos enlatados que comercialmente se consideran estériles (no se deterioran después de ser tratados por el calor y no contienen patógenos viables) pueden sufrir alteraciones microbianas debido, principalmente, a dos fenómenos: defecto en la esterilización y contaminación tras ésta. El defecto de la esterilización puede tener su origen en una insuficiente aplicación de temperatura, en una carga microbiana inicial anormalmente elevada, algunos ingredientes que estén muy contaminados, en una defectuosa manipulación del autoclave o del esterilizador, o en una mala regulación de los instrumentos de control. Si la alteración se debe a una contaminación, la causa será un cierre incorrecto o golpes, que hayan dañado al recipiente. Las bacterias implicadas pueden ser aeróbicas, anaeróbicas o facultativas, en cuanto a los requerimientos de oxígeno. Respecto a la temperatura de crecimiento. Los microorganismos son mesófilos o termófilos. En el cuadro siguiente se reflejan las características de los microorganismos más comunes que producen alteraciones en los alimentos enlatados. 2.4. La acción de las bajas temperaturas El efecto de las temperaturas bajas consiste en el retardo de las reacciones químicas, que retrasan o inhiben el crecimiento de los microorganismos o las enzimas presentes en los alimentos. Existe proporcionalidad entre la disminución de temperatura, la disminución de los microorganismos y su multiplicación. La refrigeración y la congelación se sirven del descenso de la temperatura para prolongar el período de conservación de los alimentos. La diferencia esencial entre ambos métodos de conservación, dejando a un lado las distintas temperaturas, radica en la formación de cristales de hielo en los productos congelados. Por tanto, este método asocia dos variables importantes: la disminución de la temperatura, que conlleva un impedimento de la actividad microbiana, una paralización de las reacciones celulares y una drástica disminución de la velocidad de las reacciones químicas; y el cambio de agua a hielo, que hace fijar la estructura del tejido y aislar el uso del agua, al encontrarse ésta en forma de hielo. Durante la refrigeración, las células de los tejidos animales y, más acusadamente, las de los vegetales, tienen un metabolismo lento; por el contrario, en la congelación, se paraliza toda actividad metabólica. Este procedimiento de conservación tiene un inconveniente: la formación de los cristales de hielo puede ocasionar un deterioro mecánico de la textura del tejido. Refrigeración La refrigeración consiste en conservar los alimentos a temperaturas superiores a las de la congelación. Se aplica a frutas, verduras, carnes, leche fresca, productos lácteos, huevos, pescados y otros productos marinos, alimentos enlatados que han sufridos un tratamiento térmico poco drástico y productos elaborados. La refrigeración es uno de los procesos de conservación más utilizados, pues constituye un paso obligado entre el productor y el consumidor. Según cuál sea el producto que se vaya a refrigerar, en este proceso existe una primera fase de enfriamiento inicial, anterior a la refrigeración este enfriamiento, que debe ser lo más rápido posible, ocurre en los productos cárnicos, pues la temperatura interna de las canales es alta (de 30ºC a 39ºC) y se ha de reducir la de las porciones más gruesas de la canal (5ºC o menos). La carne de cerdo, de vacuno, de óvido, de terneros y de corderos se enfría en salas de oreo, en las que hay temperaturas que oscilan entre –4ºC y 0ºC. La carne de aves y de pescado se enfría por inmersión en agua con hielo. La velocidad de enfriamiento depende de factores como el calor específico de la canal, su tamaño, la cantidad de grasa y la temperatura de refrigeración. En las salas de oreo, las canales vacunas necesitan cuarenta y ocho horas o más para alcanzar la temperatura interna de 5ºC. Hay salas de oreo equipadas para mover el aire con gran rapidez; de este modo, el tiempo de oreo se reduce considerablemente. Una vez que se ha conseguido que disminuya la temperatura, el almacenamiento en refrigeración se limita a períodos cortos de tiempo, dado que los cambios alterativos continúan y su velocidad se acelera con el tiempo. Para prolongar al máximo la vida en el almacén, manteniendo, al tiempo, una calidad aceptable, se deben optimizar todas las variables que se incluyen en la refrigeración. Estas variables son la carga microbiana original, las condiciones de temperatura y de humedad, la presencia o ausencia de envolturas protectoras, como las fascias que recubren el músculo, la especie animal, el tamaño de la pieza y el tipo de producto. La carga microbiana inicial es muy importante, por lo que es necesario reducir al mínimo la contaminación interior del alimento en todas las fases subsiguientes de manipulación, procesado, envasado, etc. En el caso de la carne, para mantener la calidad, es indispensable conservar la temperatura de almacenamiento constante (3ºC o menos). En las salas de despiece, elaboración y facturación, y para comodidad de los operarios, la temperatura es superior a 5ºC; esto significa que el tiempo de permanencia en estas salas debe ser el mínimo posible. Estas temperaturas de almacenamiento, a veces, tampoco se cumplen en el transporte, especialmente, al cargar en el punto de origen y al descargar en el de destino. La presencia de tejidos protectores en los alimentos (escamas, piel o cubiertas grasa) previene, hasta cierto punto, la contaminación, la deshidratación y la coloración de la superficie. En las condiciones comerciales ordinarias, el tiempo que la carne mantiene un aspecto aceptable, durante su exhibición para la venta, es de algunos días. En los procesos de almacenamiento por refrigeración, hay varios aspectos que se deben controlar: Temperatura. Es lógico pensar que, cuanto más baja sea la temperatura, mejor se conservarán los alimentos, pero, también, más caro resultará mantener este proceso. Por tanto, la temperatura se selecciona de acuerdo con la clase de alimento, el tiempo y las condiciones de almacenamiento; es decir, que hay que tener en cuenta la humedad relativa y la composición de la atmósfera de almacenamiento. Humedad relativa. La humedad relativa depende del alimento conservado, de los factores ambientales, de la temperatura, de la composición de la atmósfera y de los tratamientos de irradiación. Con una humedad relativamente baja, se pierde humedad, lo que supone pérdida de peso, marchitez, ablandamiento de las verduras y encogimiento de las frutas. Por el contrario, una humedad relativa muy alta favorece el crecimiento de los microorganismos. Las bacterias requieren una humedad relativa muy elevada; las levaduras necesitan menos (de 90% a 92%) y los mohos, aún menos. Ventilación. La ventilación es importante para mantener una humedad relativa uniforme, y para eliminar un olor y un sabor alterados. Composición de la atmósfera de almacenamiento. Los alimentos vegetales almacenados continúan respirando, consumen oxígeno y desprenden dióxido de carbono; por tanto, estos gases influyen en su conservación. Actualmente, se controla esta atmósfera utilizando dióxido de carbono u otros gases. Irradiación. El proceso de almacenamiento por refrigeración se suele combinar aplicando radiaciones ultravioletas, pues esto ayuda a conservar algunos alimentos, permitiendo el incremento de la humedad relativa y de la temperatura de refrigeración. Microbiología de la refrigeración La alteración de los alimentos mantenidos a temperaturas superiores a las de congelación se produce a partir de los microorganismos que crecen a bajas temperaturas: psicrótrofos y psicrófilos. Las bacterias psicrófilas son las principales responsables de la alteración de los alimentos de origen animal; los mohos y las levaduras lo son en frutas y hortalizas. Estos productos alimenticios (carnes crudas, o cocidas; leche; pescados; mariscos frescos o cocidos y mantequilla) se alteran durante el almacenamiento a temperaturas superiores a las de congelación a causa del crecimiento bacteriano. En el caso de las frutas y verduras, el deterioro se debe a las levaduras y los mohos. Respecto al crecimiento bacteriano a bajas temperaturas, hay que señalar que el recuento total de microorganismos psicrotróficos revivificables es el número de colonias no puntiformes que se desarrollan a partir de 1g de alimento sobre el medio de King F.G. Agar, durante cinco días a 17ºC. Las bacterias implicadas en la alteración de los alimentos por refrigeración son microorganismos aerobios psicrotróficos y pertenecen a los géneros Pseudomonas, Achromobacter, Acinetobacter, Lactobacteriaceae-Streptococcus, Leuconostoc, Pediococos y Lactobacillus-, Flavobacterium, Alcalígenes, Aeromonas, Klebsiella, Enterobacter, Escherichia, Proteus y Afnia, entre otros. Congelación La congelación consiste en someter a los alimentos a temperaturas inferiores a su punto de congelación. Para muchos alimentos, se trata del mejor método de conservación a largo plazo, porque asocia los efectos favorables de las bajas temperaturas con la transformación del agua en hielo. Este cambio tiene como consecuencia fijar la estructura del tejido y aislar el agua bajo la forma de cristales de hielo y, por tanto, no está disponible como disolvente ni como reactivo. La formación de hielo es principalmente extracelular y pasa por una serie de fases: la nucleación- se forma cristal de hielo de cierto tamaño haciéndolo estable-, el crecimiento del cristallas partículas de agua emigran hacia el medio y se agregan a un germen existente- y la dimensión del cristal- que depende del número de gérmenes cristalinos, de modo que, regulando la nucleación por medio de la temperatura, se pueden obtener cristales del tamaño deseado. Al parecer, los cristales que son grandes y tienen forma de aguja dañan mecánicamente las estructuras celulares; cuanto más pequeños sean, menores serán las lesiones en tejidos y elementos celulares. En la congelación hay tres etapas: 1. Enfriamiento. Esta fase comprende desde la temperatura inicial del producto hasta aquella en que comienza la congelación. 2. Cambio de estado. Se inicia con la formación de cristales de hielo y durante ella se libera calor. 3. Enfriamiento posterior. Cuando toda el agua se ha transformado en hielo, se reinicia el descenso de la temperatura. En este proceso de congelación las dos variables más importantes son la velocidad y el tiempo. Si se atiende a la velocidad, encontramos dos clases de congelación: lenta y rápida. En el primer caso, recibe la denominación de sharp freezing y se realiza mediante aire que circula de forma natural o mediante ventiladores. Las temperaturas pueden variar entre –15ºC y –29ºC y el tiempo oscila entre tres y doce horas. En el segundo caso, se lleva a cabo por inmersión directa del alimento en el refrigerante, por contacto indirecto con el refrigerante o por corriente de aire a través de los productos que se desea congelar. El tiempo de refrigeración se reduce a menos de treinta minutos. Existen algunas diferencias entre la congelación lenta y la rápida. Son éstas: En la congelación rápida se forman cristales de hielo más pequeños y, por tanto, la destrucción mecánica es menor. El tiempo de solidificación es menor en la congelación rápida. La congelación rápida retrasa muy pronto las reacciones químicas y enzimáticas. El crecimiento bacteriano se detiene antes en la congelación rápida. Respecto a cuál de las dos modalidades de congelación resulta más conveniente, si se tiene en cuenta el producto, parece ser que la rápida es la más idónea para las frutas, mientras que para las legumbres escaldadas es mejor la lenta. En cuanto a carnes y pescados, las investigaciones no están muy claras, porque la idoneidad depende de la raza, del estado de los animales, del pH, factores que incidirán en la dureza de la carne o en la textura y la exudación del pescado. Durante el almacenamiento de los productos congelados, las reacciones químicas y enzimáticas continúan lentamente, ocasionando cambios, así las proteínas de la carne o el pescado se deshidratan de forma irreversible, las superficies adquieren un color pardo debido a la oxidación de la mioglobina, que se convierte en metamioglobina, y las grasa también se oxidan o se hidrolizan. En estos productos mencionados anteriormente, y más en las frutas y las hortalizas, los cristales de hielo se pueden evaporar en un área de la superficie, apareciendo las denominadas quemaduras del hielo. Microbiología de la congelación Los organismos superiores, protozoos, cestodos y nematodos parásitos, son más sensibles a las bajas temperaturas que los microorganismos. Por esta razón, la congelación constituye una medida preventiva contra ciertos protozoos patógenos, cestodos y nematodos. La microflora de los alimentos congelados está constituida por otros gérmenes más resistentes de aquellos que componían su carga inicial. Las esporas resisten la congelación, la cual tampoco afecta a las toxinas de Clostrium botulinum ni de Staphylococcus aureus. Respecto a los gérmenes G+, hemos de indicar que la mayoría son relativamente resistentes a la congelación y al almacenamiento (géneros Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus, Micrococcus y Streptococcus). Los gérmenes G- son más sensibles a las temperaturas de congelación (géneros Escherichia, Pseudomonas, Alcaligenes, Vibrio y Salmonella). 3. Conservación por modificación de la actividad del agua (aw) Estamos ante una variable de gran influencia en el crecimiento de la microflora, porque la aw mide la disponibilidad del agua, y los microorganismos, para multiplicarse, necesitan disponer de agua. En el siguiente cuadro se recoge la actividad del agua, los microorganismos inhibidos y las clases de alimentos: Límites de aw. Microorganismos inhibidos por Ejemplos de alimentos el valor más bajo actividad de agua. 1-0.95 0.95-0.91 0.91-0.87 Bacilos Gram negativos; esporos bacterianos; algunas levaduras La mayoría de los cocos; lactobacilos; células vegetativas de Baciláceas; algunos mohos La mayoría de las levaduras con dicha Alimentos con aprox. 40% de sacarosa o 7% de ClNa*, p.e. muchos embutidos cocidos Alimentos con aprox. 55% de sacarosa o 12% de ClNa*, p.e. jamón seco; queso no muy madurado Alimentos con aprox. 65% de sacarosa (es decir saturados); alimentos con 15% de ClNa*, p.e. salamí, queso añejo 0.87-0.80 La mayoría de los mohos; S. aureus Harina, arroz, legumbres, etc., conteniendo 1517% de agua; cake de frutas; leche condesnsada azucarada (aprox 0.83) 0.80-0.75 La mayor parte de las bacterias Alimentos con 26% de ClNa*( es decir, halófilas saturados), p.e. salami genuino húngaro añejo; mazapán con 15-17% de agua, compota y mermelada. 0.75-0.65 Mohos xerófilos Copos de avena, con aprox. 10% de agua. 0.65-0.60 Levaduras osmófilas Frutas desecadas con 15-20% de agua; caramelos con 8% de agua, miel 0.50 Tallarines, etc., contenido aprox. 12% de agua; especies con 10% de agua aprox. 0.40 Actividades de agua que no permiten Huevo entero en polvao con aprox. 5% de agua Galletas, bizcochos tostados, corteza de pan, etc., ningún tipo de crecimiento con 3-5% de agua 0.30 microbiano Leche entera en polvo, con 2-3 % de agua; 0.20 vegetales desecados con aprox. 5% de agua; copos de cereales con aprox. 5% de agua * Para alimentos con alguna cantidad de grasa, el contenido en solutos se expresa como % en la fase acuosa. Cuadro: actividad de agua, contenido de agua y alteración microbiana de algunos alimentos. La aw de un alimentos se puede reducir de varias formas; son éstas: Aumentando la concentración de solutos, a través de la extracción del agua. Añadiendo solutos: azúcares, carbohidratos de alto peso molecular, proteínas, sales y aditivos. En la industria alimentaria interesa más trabajar el contenido de agua que el la aw. Por eso, para relacionar los datos de aw en términos de contenido de agua (W), se utiliza la representación gráfica de diferentes aw a distintas concentraciones de agua; así se obtiene la llamada isoterma de sorción de vapor de agua. Esta función varía según el alimentos, porque depende de la intensidad con que el agua esté ligada por los compuestos químicos. En este sentido, se sabe que los lípidos no poseen capacidad ligante. La celulosa está ligada débilmente, el almidón y otros azúcares sí ligan fuertemente el agua. 3.1. Concentración La concentración es el proceso de reducción del contenido de agua de los alimentos sin pasar al estado sólido. Se utiliza para preparar extractos cárnicos, concentrados de tomate, zumos de frutas, leche condensada, etc. En algunos de estos productos, como la aw aún es alta, alrededor de 0,95, se requiere un proceso adicional para conferir estabilidad al productos como el enlatado y el congelado. 3.2. Desecación o deshidratación La desecación consiste en extraer la humedad contenida en los alimentos mediante las condiciones ambientales naturales; la deshidratación es el mismo proceso, pero recurriendo a la acción del calor artificial. Estamos ante uno de los más antiguos métodos de conservación empleados por el ser humano. Actualmente, permite deshidratar el alimento en ciclos de desecación cortos, además de que se obtiene mejor producto y mejor comportamiento cuando se rehidrata o se almacena. Se sabe que la proliferación microbiana no tiene lugar en presencia ni en ausencia de agua pura. Consecuentemente, cualquier sustrato sobre el que se multipliquen los microorganismos se puede considerar como una disolución acuosa. Por tanto, la desecación o deshidratación lleva a disminuir la humedad relativa o la actividad del agua y, en estas condiciones, los microorganismos no crecen y la mayoría de las reacciones químicas y enzimáticas de alteración quedan detenidas. Se considera deshidratación al proceso mediante el cual se elimina agua del alimento líquido o sólido. En este caso, se realiza mediante la vaporización, operación en la que intervienen dos fenómenos fundamentales: La transferencia de calor; de esta forma, el agua se transforma en vapor. La transferencia de vapor de agua a través y fuera del alimento. Cuando el agua pura se evapora con aire caliente, la pérdida de peso es función lineal del tiempo. Sin embargo, en los alimentos, esta función no es lineal, y se llega a las denominadas curvas de secado, que se obtienen representando el contenido de agua del productos o la velocidad de secado en función del tiempo. El empleo de los productos deshidratados pasa por una última fase, la rehidratación, que, en algunas ocasiones, ofrece dificultades. En alimentos troceados, como las verduras o la carne, su rehidratación depende, en gran medida, de la estructura de los trozos y del grado en que retienen agua. En líneas generales, se puede afirmar que la rehidratación es mejor cuanto más pequeños son los trozos. Si se trata de productos que se presentan en forma de polvo, su reconstitución depende, fundamentalmente, de cuatro propiedades: Humectabilidad. Es la capacidad de las partículas para absorber agua en su superficie e iniciar la rehidratación. Sumergibilidad. Se trata de la capacidad de la partícula para hundirse en el agua. Dispersabilidad. Es la facilidad con la que las partículas se distribuyen de forma individual en la superficie o el espesor del agua. Solubilidad. Estamos ante la velocidad y el grado de disolución de las partículas en el agua. 3.3. Microbiología de la desecación En valores de aw superiores a 0,96 y 0,93 proliferan las bacterias G-; las más frecuentes son las de los géneros Pseudomona y Enterobacteriaceae, respectivamente a los valores dados anteriormente. Las bacterias G+ crecen a aw más bajas; la más halotolerante es Staphylococcus aureus. Entre los Bacillus que forman esporas, la mayoría no crece a valores de 0,94 y 0,89; para Clostridium botulinum, el límite inferior está entre 0,95 y 0,97, dependiendo del tipo A,B,E. Con una aw baja, de 0,85, pueden crecer los hongos. Durante el almacenamiento, los alimentos deshidratados sufrirán alteraciones de distinto signo. Son las siguientes: Desarrollo de insectos. Los productos deshidratados ofrecen un medio idóneo para el crecimientos de insectos. Para evitarlo, se deberán extremar las medidas de higiene y utilizar embalajes protectores. Crecimientos de mohos y hongos. En un estado perfectamente seco, no hay posibilidad de que proliferen hongos y mohos, pero los alimentos deshidratados son muy higroscópicos y captan agua rápidamente. Para evitarlo, se usan embalajes impermeables y se almacenan en seco. Alteraciones químicas. Pueden ser diversa, como las reacciones enzimáticas, el pardeamiento, la hidrólisis o la recristalización de azúcares. Se impiden manteniendo un nivel de concentración de agua equivalente al existente al final del proceso de deshidratación y a temperaturas inferiores a 25ºC. Reacciones de oxidación. Debido a su porosidad, los alimentos deshidratados se oxidan con facilidad. Por eso, necesitan envases al vacío o en una atmósfera de nitrógeno; además el material de embalaje ha de ser impermeable al oxígeno y a la luz. 4. La liofilización Liofilizar consiste en extraer la humedad contenida en los alimentos congelando y sublimando esa humedad. A este método se le suelo considerar como un paso intermedio entre el productor y el consumidor, porque el alimentos que va a ser liofilizado está sujetos a varios procedimientos anteriores: selección, pelado, lavado, blanqueado o escaldado y refrigerado. Constituye un método de deshidratación o, como a veces se le denomina, de crio-desecación ya que, en primer lugar, se congela el alimento, después se sublima el hielo formado, el sólido trasforma directamente a vapor, y este vapor de agua se elimina. Después de refrigerado, el alimento se introduce en una cámara donde se aplica el vacío y se calienta. El calor sublima el agua congelada y, como el alimento está en una cámara de vacío, el vapor de agua se fija en el condensador. Debido a la sublimación del hielo, se forma un núcleo desecado dentro del producto. Este procedimiento se aplica a ciertos alimentos muy seleccionados, como café, té, carne en trozaos, legumbres, champiñones, camarones y gambas, frambuesas o algunos zumos de frutas. Se trata de alimentos caros en los que se pretende conservar la calidad organoléptica. Esta técnica es la que mejor conserva la forma, la textura, el color, el aroma y la capacidad de rehidratación del alimento. Varios factores influyen en la liofilización, como la temperatura aplicada, el espesor y la porosidad del alimento. La liofilización consta de estas etapas: 1. Congelación. Una de las ventajas de liofilizar es que la deshidratación se hace en un medio totalmente sólido y a muy baja temperatura; en consecuencia, no hay movimiento de líquidos ni de solutos, no hay contracción de volumen y prácticamente no existen reacciones químicas ni enzimáticas. 2. Desecación primaria. Se trata de la sublimación de la mayor parte del agua congelada. Un factor importante es la temperatura de secado, que variará según sea el producto que se vaya a liofilizar. Al principio del ciclo se utilizan temperaturas altas; durante la desecación, la temperatura de superficie del producto alimenticio se mantiene entre 40ºC y 70ºC. 3. Desecación secundaria. Como en esta fase ya no queda hielo, se puede aumentar la temperatura de trabajo sin peligro de fusión. Esta etapa resulta indispensable para evaporar la humedad residual correspondiente al agua fuertemente ligada. 4. Rehidratación. Esta parte del proceso se realiza en el hogar o en el establecimiento alimentario, y es donde hay mayor peligro microbiológico, pues es una etapa sujeta a manipulación. 5. Los tratamientos químicos 5.1 Sin modificación de las características organolépticas del alimento. Se trata de compuestos antimicrobianos, microbicidas o bacteriostáticos que se añaden a los alimentos para disminuir su carga bacteriana y para que se conserven más. Son varios los tipos de compuestos químicos utilizados para este fin: Derivados sulfurados: anhídrido sulfuroso, sulfito sódico y metabisulfito sódico, potásico y cálcico. El anhídrido sulfuroso actúa como antioxidante e inhibidor del pardeamiento no enzimático. En realidad, no es muy correcto clasificar estos derivados como sustancias que no modifican las características organolépticas pues, si no están asociadas a otras sustancias, producen fuertes alteraciones del aroma y del sabor. Ácido sórbico y sus sales: previene mohos en productos con pH no superiores a 5, sobre todo en vinos, frutos secos y aceitunas. Ácido benzoico y sus sales: este producto es de utilización muy controlada por su demostrada acción cancerígena. Se permite solamente en algunos productos marinos muy delicados y caros, como en el caviar o sucedáneos, o en escabeches de pescado que no pueden ser sometidos a procesos térmicos de esterilización o pasteurización. Ácido propiónico y sus sales: se usa en panificación e industrias afines para evitar que proliferen algunos bacilos muy específicos del pan y productos derivados de harinas, especialmente, panes de miga o cortados y envasados en rebanadas. 5.2. Con modificación de las características organolépticas del alimento Salazón La salazón consiste en la retirada de agua disponible en el alimento. Si el agua se liga a compuestos químicos, no queda disponible para ser utilizada por los microorganismos y, como consecuencia, la aw baja. En este método de conservación se disminuye la aw agregando sal (cloruro sódico); por tanto, la actividad antimicrobiana de la sal se debe a que modifica eficazmente la aw. Además de las sales de curado, en la actualidad se emplean otras sustancias, los coadyuvantes, empleados para favorecer y mantener ciertos cambios deseables (ascorbatos para el calor, fosfatos o azúcares para mantener el pH y la textura y, en ciertos casos, el aroma). Este tratamientos químico se aplica, fundamentalmente, en la carne, y permite obtener una gran cantidad de productos cárnicos derivados. Asimismo, se utiliza en pescados, añadiendo sólo sal, y, en algunos casos, nitrato, y en quesos, a los que únicamente se añade sal. Ahumado Ahumar consiste en someter a los alimentos a la acción de productos volátiles procedentes de la combustión incompleta de virutas o de serrín de maderas duras de primer uso, pudiendo mezclarse en distintas proporciones con plantas aromáticas inofensivas. El poder conservador se debe a la deshidratación y a la acidificación del alimento. Además, el humo contiene una gran cantidad de productos orgánicos, compuestos fenólicos, hidrocarburos, antioxidantes, óxido de nitrógeno, etc., por eso, hay que evitar temperaturas excesivamente altas y maderas recuperadas de otros usos, como madera de barcos, que contiene alquitrán. Este tratamiento se puede aplicar de dos formas: Mediante humo natural, generado por la combustión de madera o resina. Éste, a su vez, se puede realizar en frío, entre 15ºC y 20ºC durante varios días, o en caliente, con temperaturas de unas 60ºC entre treinta minutos y algunas horas. A través de humo líquido, aplicado en una cámara por rociado, por adición directa a los productos picados o por burbujeo de humo en agua o aceite. Esta segunda manera tiene la ventaja de retener algunos productos tóxicos y de no desecar excesivamente el alimentos, aportando suficiente aroma, aunque la función antiséptica disminuye. El efecto antimicrobiano del humo es especialmente manifiesto frente a bacilos G-, si bien hay que destacar que los ecosistemas de los alimentos ahumados son tan diferentes como las características organolépticas de esos productos. Acidificación La mayoría de los productos, en estado natural, tienen un pH más bien ácido – carnes, pescados y productos vegetales- o muy ácido, como algunas frutas. Pocos son alcalinos, por ejemplo, la clara de huevo, por pérdida del CO2. Atendiendo a su pH, podemos clasificar los alimentos en cuatro grandes grupos: Alimentos de acidez baja: su pH es superior a 5,3 (carnes o pescados). Alimentos de acidez media: su pH oscila entre 5,3 y 4,5 (espinacas o espárragos). Alimentos ácidos: su pH se sitúa entre 4,5 y 3,7 (mayonesas, yogures o tomates). Alimentos muy ácidos: su pH es inferior a 3,7 (limones o naranjas). Para preservar los alimentos, se puede aumentar la acidez, sea de manera natural, produciendo las fermentaciones, o de forma artificial, añadiendo ácidos. Un pH bajo puede ayudar a la conservación de dos modos: directamente; inhibiendo el crecimientos bacteriano, o indirectamente; como consecuencia de la bajada de pH, disminuye la termorresistencia de los microorganismos en los alimentos que vayan a ser tratados térmicamente. Parece ser que la acción inhibidora de los ácidos se debe a que la parte no disociada de éstos tiene la capacidad de difundirse a través de la membrana celular e ionizarse dentro de la célula, dando lugar a protones que acidifican el medio interno. Este efecto es mayor en los ácidos débiles. Son tres los tipos de conservadores ácidos que se utilizan: Ácidos fuertes: (HCl y H3PO4) hacen descender el pH fuertemente pero apenas se usan en los alimentos. El ácido fosfórico se emplea como acidulante en bebidas carbónicas. Ácidos débiles lipofílicos: son buenos conductores de protones. Iones potenciadores de ácidos: se trata de sales de ácidos débiles, sulfitos o nitritos, que son inhibidores a un pH bajo. Cuando se recurre a los ácidos orgánicos como conservadores se deben tener en cuenta los informes de las autoridades sanitarias sobre los niveles máximos permitidos en aquellos que , a determinadas dosis, resultarían tóxicos. El ácido acético se añade al pescado en forma de vinagre con un poco de cloruro sódico; así se consigue inhibir el crecimiento bacteriano si el producto se mantiene en refrigeración. También se utiliza con otros productos, como escabechados y salsas de tomate, que se pasteurizan posteriormente. El ácido cítrico se usa en el zumo de tomate cuando los tomates proceden de zonas con un pH alto. Su actividad antimicrobiana es baja. Fermentaciones Las fermentaciones, consideradas como método preservador, se caracterizan por producir considerables modificaciones químicas de la materia prima y por el hecho de que los agentes conservadores se forman en el seno del producto mismo gracias a la acción de microorganismos; se pueden considerar como alteraciones dirigidas. Las fermentaciones son oxidaciones de los hidratos de carbono en condiciones de anaerobiosis con un nivel adecuado de sal y con control de temperatura. Existen tres clases de fermentaciones: láctica, alcohólica y acética. La mayor parte de los alimentos fermentados tiene su origen en la actividad de bacterias acidolácticas y hongos, especialmente, levaduras, y también, pero en menor proporción, mohos. Todos los grupos de microorganismos que intervienen en la fermentación comparten unas características ecológicas comunes: actividad en condiciones de pH bajo y aw reducida; en anaerobiosis, actúan las bacterias lácticas y las levaduras facultativas y el resto, en aerobiosis. Estas propiedades explican que, con frecuencia, estos microorganismos se encuentren juntos en los alimentos fermentados. La fermentación láctica, que es la más habitual en los alimentos de nuestro entorno cultural, tiene lugar por inoculación de bacterias de la familia Lactobacteriaceae, géneros Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Lactococcus y Lactobacillus, o por selección natural de las bacterias lácticas a partir de la flora natural del alimento. Algunos de los productos obtenidos por esta fermentación láctica son el yogur, el choucroute (col ácida), los encurtidos, los pepinillos y las aceitunas. En las unidades de trabajo correspondientes, al tratar los derivados fermentados de los respectivos alimentos, se analizarán con detenimiento los efectos de algunas fermentaciones específicas. Microbiología de la acidificación Las bacterias no formadoras de esporas crecen en amplios márgenes de pH y, por tanto, desempeñan una importante función en la alteración de los alimentos. No hay grandes diferencias de pH entre las bacterias G+ yG-. En los alimentos ácidos (pH inferior a 4,5), las bacterias responsables del deterioro son las G+. Las levaduras y los mohos resisten normalmente los medios ácidos y crecen bien por debajo de un pH 4. los gérmenes patógenos G-, como las salmonellas, se pueden controlar con un pH bajo (menos de 4), pero, para inhibir los coliformes, se necesita un pH inferior o una combinación de un pH bajo con otros factores, como las bajas temperaturas. Azucarado Con el azucarado se consiguen unas concentraciones de azúcar muy elevadas en el producto alimenticio, llegando, así, a una aw baja, lo que dificulta que crezcan microorganismos. Esta técnica tiene su máxima expresión en la preparación de geles de frutas para confituras, jaleas o mermeladas. El proceso tecnológico se basa en la pectina existente en la fruta; no obstante, para una determinada cantidad de pectina de una fruta, la formación, la rigidez y la conservación del producto final dependen de otros factores, especialmente, del contenido en azúcar y del pH. La combinación de los tres elementos define un equilibrio fuera del cual no hay posibilidad de que se forme gel. Esta relación se estudia mediante las diagramas de Spencer. La gran cantidad de azúcar y el pH ácido del producto final crean unas condiciones en las que la supervivencia de los gérmenes está muy comprometida, pero, evidentemente, estos factores por si solos no garantizan que el producto se conserve indefinidamente; por esta razón hay que recurrir a otros procedimientos asociados, como la esterilización o la pasteurización. 6. Los tratamientos con radiaciones La irradiación de los alimentos es un procedimientos físico que consiste en exponerlos a la acción directa de radiaciones electromagnéticas, electrónicas o atómicas para mejorar su calidad higiénica, aumentar su conservación o modificar algunas características tecnológicas. El uso de radiaciones de diferentes frecuencias como método conservador de alimentos se encuentra aún en fase experimental y, por tanto, está restringido; además, no se debe olvidar su elevado coste frente a los tratamientos térmicos convencionales. 6.1. Radiación ultravioleta En la radiación ultravioleta se utilizan radiaciones de longitud de onda más corta que la de la luz visible. Son de baja frecuencia y de baja energía y sólo excitan a las moléculas; no las modifican precisamente por esta baja energía. Se emplean lámparas de descarga de vapor de mercurio a baja presión, con un 80% de emisión, en longitudes de 254 nm. Las reacciones químicas inducidas de este modo pueden causar la detención de reacciones metabólicas esenciales para la supervivencia del microorganismo. La mayor capacidad mortífera la presentan las longitudes de onda cercanas a 260 nm, que son las que corresponden a una absorción eficaz por las bases de los ácidos nucleicos, especialmente, las pirimidinas. De esta forma, se inducen modificaciones tales como la ruptura de enlaces o la formación de dímeros anómalos, lo que llega a impedir la transcripción y la replicación del ADN de la célula afectada. La resistencia de los microorganismo a esta radiación queda determinada, en gran medida, por su capacidad para reparar estos daños, aunque algunos utilizan como medio defensivo la producción de pigmentos, que es lo que sucede con algunos micrococos. 6.2. Radiaciones ionizantes El tratamiento de algunos alimentos mediante radiaciones o partículas ionizantes es un sistema reciente y no utilizado porque no se dispone de fuentes de radiación seguras. 6.3. Microbiología de la irradiación El principal efecto de las radiaciones ionizantes sobre los microorganismo es inducir modificaciones químicas en el ADN y el ARN. Entre ellos se puede encontrar alteraciones de las base, rupturas de las cadenas o lo puentes de hidrógeno, formación de nuevos puentes anómalos, etc. Como consecuencia, se inhibe la reproducción el crecimiento microbiano. Aunque los efectos de las radiaciones son comunes a todos los microorganismo, su sensibilidad varía. Estas diferencias de radiosensibilidad se pueden determinar a partir del valor D10, que es la dosis absorbida que produce la destrucción del 90% de la población inicial, valor propio de cada género, de cada especie e, incluso, de cada cepa. En términos generales, cabe afirmar que las bacterias esporuladas son más radiorresistentes que las formas vegetativas. Respecto al efecto sobre los hongos y levaduras, su resistencia, en el caso de los hongos es del mismo orden que las formas vegetativas bacterianas; las levaduras, por su parte, son más resistentes que los hongos micelares. 7. Otros sistemas de conservación 7.1. Conservación mediante gases Los gases se emplean como método de conservación porque destruye o inhibe a los microorganismos. Entre los más utilizados destacan el dióxido de carbono, óxido de etileno, óxido de propileno, el dióxido de azufre y el ozono. Por otra parte, la aplicación práctica del envasado al vacío de productos frescos alarga la vida útil y mejora la higiene de éstos. La explicación está en que en la fase gaseosa del envase aumenta rápidamente la concentración de dióxido de carbono y desciende la concentración de oxígeno, debido a la actividad enzimática de los alimentos. Por consiguiente, se inhibe el crecimientos de bacterias aerobias causantes de olores y sabores anómalos. Igualmente, se pueden almacenar productos frescos en atmósferas de dióxido de carbono controladas. Este gas también se emplea en las bebidas carbónicas. 7.2. Conservación mediante alta presión Las investigaciones de las aplicaciones de la técnica de las altas presiones sobre alimentos, a veces denominadas pascalización, se han ido incrementado y han cobrado un nuevo impulso a partir de los años ochenta, con los avances en la fabricación de cerámica industrial, que proporciona un material adecuado para tratar alimentos por presión a escala industrial. La presión actúa sobre enlaces no covalentes y favorece reacciones en las que disminuye el volumen. Puede ejercer efectos intensos sobre las proteínas, aunque de forma desigual, según su estructura. Así, las proteínas del huevo, de la carne y de la soja forman geles, propiedad aplicada en Japón para inducir la gelificación de la proteína del pescado en el surimi. Las macromoléculas no proteicas también quedan afectadas por las altas presiones, de modo que los productos amiláceos resultan más dulces por las alteraciones de la molécula de almidón, y permiten un mejor ataque por la amilasa salival. La técnica ofrece indudables ventajas en la tecnología de los alimentos, ya que actúan instantáneamente y en toda la masa del producto, sin plantear los problemas de penetración que se asocian a los tratamientos térmicos.
