Ensayo Tecnologías Emergentes PARA LA Conservación DE Alimentos PDF

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Ensayo a cerca de las tecnologías emergentes en alimentos, ventajas, desventajas y posibilidades a futuro....

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TEPIC DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA CARRERA: INGENIERÍA BIOQUÍMICA MATERIAS: TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS DE ORIGEN VEGETAL Y TECNOLOGÍOA DE ALIMENTOS DE ORIGEN ANIMAL DOCENTE: MC. ROSA CASTRO MARTINEZ UNIDAD V – VI: PROCESOS NO CONVENCIONALES ENSAYO: TECNOLOGÍAS EMERGENTES PARA LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

EQUIPO #4: BAUTISTA FLETES LUCERO LIZBETH BAÑUELOS MORELOS KEVIN SAGIR HERRERA GOMEZ LUIS ANGEL PALMA HERNANDEZ NELLY DANIELA SANJUAN CAMARENA ANEL MONSERRAT

NO. CONTROL 17400383 17400384 17400418 17400436 17400459

FECHA DE ENTREGA: 15 DE JUNIO DEL 2021

La industria de los alimentos debe responder de manera efectiva y competitiva a las cambiantes demandas de los consumidores. La actual tendencia de los consumidores es exigir alimentos de alta calidad, que sean mínimamente procesados y que mantengan al máximo sus características sensoriales y nutrimentales, además de tener un mayor tiempo de vida de anaquel. Este tipo de demandas afectan a los métodos de conservación convencionales ya que éstos suelen afectar este tipo de características, por lo que se deben buscar siempre nuevas alternativas. Cuando hablamos de la conservación de alimentos, solemos referirnos a todos aquellos procesos que involucran en algún momento, un cambio de temperatura. Los principales métodos de conservación de alimentos han sido por calor o por frío, estos métodos siempre vienen acompañados de cambios en las propiedades organolépticas y nutricionales de los alimentos por lo que ya hace algunos años que se están implementando otro tipo de tecnologías que hacen uso de otros factores ajenos a la temperatura, estas tecnologías se han llamado emergentes o no convencionales, ya que su uso alrededor del mundo no es tan extendido y por ende suelen ser más costosas que las convencionales. El uso de tecnologías emergentes cada vez va mejorando en el campo de la industria alimentaria, es importante conocer nuevas alternativas de conservación para proteger al producto de componentes del exterior que deterioran al alimento, es importante mantener una buena higiene de los equipos teniendo en cuenta que no sean corrosivos con los alimentos y que sean fáciles de limpiar, la presencia de microrganismos en el ambiente en un tema que se debe considerar al momento del proceso ya que pueden causar deterioro del producto e implicaciones con la salud de los consumidores. El conocer nuevas tecnologías de conservación de alimentos nos ayudará mejorar la calidad de éstos y aprovechar más aun las propiedades funcionales que puedan tener debido al mínimo daño en sus cualidades nutritivas que reciben. Altas Presiones La alta presión hidrostática (APH), también denominada pascalización, presurización, pasteurización fría o simplemente alta presión, es una tecnología de gran interés en la industria de los alimentos debido a que es efectiva en la conservación de estos. Esta

tecnología destaca sobre los procesos térmicos pues estos últimos causan inevitablemente una pérdida de nutrientes y sabores. Consiste en someter a los alimentos previamente envasados en recipientes herméticos flexibles y resistentes al agua a un alto nivel de presión hidrostática (entre 400 MPa a 600 MPa) durante unos minutos para inactivar microorganismos como bacterias, levaduras u hongos (Pérez-Lamela y cols., 2001). De acuerdo con Cheftel (1998), la APH provoca la inactivación de las células microbianas sin alterar la calidad sensorial ni los nutrientes de los alimentos. El efecto de la alta presión sobre la viabilidad de los microorganismos es una combinación de varias acciones: i) Cambios en la morfología de la célula, los cuales son reversibles a bajas presiones (300 MPa); ii) Desnaturalización de proteínas a presiones altas debido al desdoblamiento de las cadenas peptídicas; iii) Modificaciones que afectan a la permeabilidad de la membrana celular. La extensión del efecto de la APH sobre la inactivación microbiana depende de variables de tratamiento, tales como presión, tiempo y temperatura de exposición, además de la composición del alimento y tipo de microorganismos involucrados. La APH produce cambios de tipo morfológico en las células vegetativas: compresión del gas de las vacuolas (a 0.6 MPa puede colapsarse) alargamiento de las células y formación de filamentos, separación de la membrana celular de la pared celular, contracción de la pared celular con la formación de poros, modificaciones del citoesqueleto, modificaciones de los núcleos y de los orgánulos intracelulares, coagulación de la proteína citoplasmática y liberación de constituyentes intracelulares fuera de la célula (Cheftel, 1995). También provoca modificaciones bioquímicas y genéticas al inactivar las enzimas involucradas en la replicación y transcripción del ADN. Según menciona Raventós (2017), un equipo industrial de alta presión consta de una cámara de presión y su sistema de cierre, un sistema de generación de presión, un sistema de control de la temperatura y un sistema de manipulación del producto, que puede estar más o menos industrializado. La cámara de presión es el componente más importante del equipo de alta presión. En muchos casos está construido con una aleación de aceros (monocapa), pero las presiones generadas son limitadas. Si se requieren presiones superiores, se utilizan diseños de cámaras construidas con aceros multicapa. El sistema de aplicación de presión

normalmente es agua potable, con una pequeña cantidad de aceite soluble que se utiliza para lubricar y evitar corrosión. La alta presión se puede producir mediante tres métodos, compresión directa, compresión indirecta y calentamiento de medio de presión. Para lograr la compresión directa se emplea un pistón para presurizar; la alta presión es generada por la presurización del medio a través del extremo del pistón de diámetro pequeño. Este método permite compresiones muy rápidas pero las limitaciones de sellado entre el pistón y la superficie interna de la vasija restringe su uso a nivel laboratorio. En el método de compresión indirecta, se usa un intensificador de alta presión para bombear el medio presurizante desde un depósito hacia la cámara de presurización y así se alcanza la presión deseada. Este es el método más utilizado a nivel industrial El calentamiento de medio de presión utiliza la expansión del medio de presión mediante el aumento de la temperatura para generar alta presión. Se requiere un control muy preciso de la temperatura dentro del volumen interno total de la cámara de presurización. Este método no suele utilizarse en las aplicaciones del tratamiento de altas presiones en la industria alimentaria, ya que las altas presiones están enfocadas a ser utilizadas como tratamiento no térmico del alimento (Ruiz, 2017). El proceso de conservación de alimentos por altas presiones es el siguiente: el alimento se coloca en un recipiente de plástico estéril, se sella y se introduce en la cámara de presurización para su procesamiento. Se recomienda que el material plástico sea una película de alcohol de polivinilo (PVOH) y películas copoliméricas de alcohol de etileno y vinilo (EVOH). No hay posibilidad de deformación del paquete porque la presión ejercida es uniforme (no hay gradientes). La cámara de material de envasado apropiado se cierra y se llena con el medio transmisor de la presión, normalmente agua. La presión aplicada comprime el medio transmisor alrededor del alimento provocando una disminución del volumen que varía según la presión y la temperatura aplicadas El alimento es sometido a alta presión por un tiempo determinado, el cual depende del tipo del alimento y de la temperatura del proceso. Al finalizar el tiempo, la cámara se

descomprime y se extrae el alimento tratado. Seguidamente, se coloca una nueva carga de alimento en la cámara de presurización y se inicia así otro ciclo (Ruiz, 2017). Las altas presiones no suelen dañar las características de los alimentos, al contrario, suelen dotarlos de propiedades funcionales que se pueden aprovechar de mejor manera en la elaboración de otros productos: Agua: La disociación iónica del agua se ve aumentada por la presión, con un descenso correspondiente del pH. Esta disminución del pH puede provocar la desnaturalización de proteínas y la inactivación microbiana en los alimentos. Los efectos de la disociación iónica son debidos al fenómeno de electrostricción; la presión causa la separación de las cargas eléctricas porque la capa externa organiza las moléculas de agua a su alrededor (Ruiz, 2017). Lípidos: La temperatura de fusión de los lípidos se incrementa, de forma reversible, en 10 °C por cada 100 MPa. Por esto los lípidos en estado líquido a temperatura ambiente se pueden cristalizar bajo presión. La presión refuerza la formación de cristales más densos y estables. El tratamiento de APH puede producir un aumento de la oxidación de los lípidos insaturados del alimento. Se cree que este aumento de la oxidación puede estar relacionado con la desnaturalización de las proteínas causada por presión, que dejan libres iones metálicos que catalizan la oxidación lipídica. Además, muestras con un contenido alto de agua experimentan mucha más oxidación que muestras con contenidos bajos. Hidratos de carbono: La reacción de Maillard se inhibe por la aplicación de presión entre 50200 MPa. En consecuencia, no se produce el desarrollo de sabor y color típicos de esta reacción. Esto puede ser una ventaja o un inconveniente de la aplicación de este proceso en la conservación de los alimentos (Raventós, 2017). Con respecto al almidón, el tratamiento con presión modifica la estructura del granulo de almidón y afecta su susceptibilidad al ataque de la amilasa. Además, el almidón puede gelatinizar con APH o con calor. La presión a la cual gelatiniza el almidón depende de su procedencia y se puede estimular aumentando las temperaturas de presurización (Ruiz, 2017). Proteínas: La estructura espacial y la funcionalidad de una proteína se pueden considerar como el resultado del equilibrio conseguido entre una gran serie de fuerzas interactuantes.

Según el principio de Le Chatelier, la deformación de la estructura nativa de la proteína se puede producir, teóricamente, por efecto de la presión, ya que los enlaces implicados en esta disposición tridimensional producen una variación del volumen positiva para el sistema, opuesta al efecto inducido por la presión. De acuerdo con Raventós (2017), la alta presión aplicada a un sistema en el que se encuentre presente una proteína implica el desplazamiento del equilibrio entre la forma nativa y las formas desnaturalizadas. Una vez el sistema se ha despresurizado, las proteínas tienden a reorganizarse en una estructura que no depende del efecto de la presión. Vitaminas: En general, las vitaminas no se ven afectadas por el tratamiento de APH. La cantidad total de carotenos presentes en frutas y vegetales no se ve afectada por la preservación usando APH. Un aumento de la cantidad de esta vitamina podría deberse a la perdida de humedad, y por tanto su concentración. Según Barret (2012), los efectos de APH sobre los carotenos dependen del alimento y de los tipos de carotenos estudiados. En cuanto a las vitaminas del grupo B la mayoría de los autores coinciden en que son estables al tratamiento por APH a temperatura ambiente, y no se producen pérdidas importantes de las mismas. La vitamina C queda relativamente inalterada después de un tratamiento de altas presiones. Varios estudios demostraron que la retención de la vitamina C suele ser superior al 80%, pero la literatura puede ser contradictoria porque la oxidación es un factor importante en la degradación de la vitamina C y no siempre se tiene en cuenta. Oet y cols. (2008), descubrieron que dicha vitamina es inestable a altas presiones combinadas con temperaturas por encima de los 65 °C. Compuestos bioactivos: Los compuestos fenólicos son un gran grupo de fitoquímicos naturales que pueden encontrarse en muchos productos vegetales y tienen una gran capacidad antioxidante. Gracias a esto son capaces de eliminar especies reactivas de oxígeno (ROS) generadas de manera endógena o por carcinógenos químicos. Los flavonoides son los más comunes y ampliamente distribuidos, y dentro de estos las flavonas, los flavonoles, las flavanonas, antocianos e isoflavonas son las más comunes en las frutas. Estudios realizados por Barret (2017), sobre los compuestos fenólicos cuando se les aplica alta presión determinaron que estos compuestos no se ven afectados o aumentados en concentración o extracción. En ellos se utilizaron fresas, zarzamoras y frambuesas y se demostró que las

antocianinas son relativamente estables. En los tratamientos con APH no se observaron perdidas de pelargonidin-3-glucósido, que es la mayor antocianina en la fresa o de cianidina3-glicósido en las moras. En cuanto a la fibra alimentaria, la preservación a alta presión no afectó la calidad o cantidad de esta (Ruiz, 2017). La APH modifica las características organolépticas de los alimentos. Casi en todos los casos actúa mejorándolas. El zumo de pomelo tratado por APH, a diferencia de los procesos térmicos convencionales, no posee el sabor amargo que le confiere el limoneno. Los zumos de otros cítricos, después del tratamiento a APH adquieren un sabor fresco, sin pérdida de la vitamina C y con una vida útil de 17 meses. Se ha comprobado que melocotones y peras tratados por APH permanecen esterilizados durante al menos 5 años. Peras y kakis adquieren una textura más blanda, se vuelven más transparentes y dulces cuando son tratados con APH. Tanto colores, como sabores y olores, no se ven afectados por la APH. Sin embargo, en el caso de algunos tipos de frutas como las peras se produce un oscurecimiento rápido después del tratamiento por altas presiones debido a que los valores de APH aplicados incrementan la actividad de la polifenoloxidasa. Esto no ocurre en otras frutas como manzanas, tampoco en plátanos, ni en ciertos tubérculos (patatas y boniatos). Otros autores afirman que las mermeladas obtenidas por APH retienen el sabor y el color de la fruta fresca, a diferencia de las mermeladas convencionales procesadas por calentamiento. En cuanto al efecto de APH sobre la textura, se han observado efectos contrarios. Por un lado, los tejidos de la carne y filetes de pescado en prerigor mortis, tratados con APH se ablandan y se vuelven opacos. La carne fresca se ablanda en sólo 10 min y además se incrementa la digestibilidad de sus proteínas, mientras que a presión atmosférica se necesitan 2 semanas para su ablandamiento. Por otro lado, la estructura interna del tomate se endurece con la presurización Los huevos sometidos a altas presiones no tienen el sabor y el olor sulfuroso característico provocado por el calentamiento. El calor produce la formación de lisinoalanina, promotora de estas características. Además, la lisinoalanina limita la asimilación de aminoácidos en el cuerpo humano. La APH (200-300 MPa) impide el incremento en la acidez del yogur ya que evita la reproducción de las bacterias lácticas. Las altas presiones retardan las reacciones de fermentación, así, la leche no se agria en 12 días cuando se trata a 70 MPa y la aplicación de

presiones de 1371 MPa durante 1 hora posponen la descomposición de la leche, que se puede consumir durante 4 días más. La no alteración del sabor de los alimentos puede deberse al hecho de que la APH no ataca los enlaces covalentes, los cuales son típicos en el sabor, pero los enlaces no covalentes como los puentes de hidrógeno típicos de la estructura terciaria de las proteínas sufren modificaciones importantes (Sangronis y cols., 1997). Aunque las características sensoriales de los alimentos en la mayoría de los casos mejoran o no sufren modificaciones con la APH, en otros sí se alteran y algunas veces de forma indeseable. La influencia de la APH en las características organolépticas de los alimentos depende del tipo de alimento y de las condiciones de presurización y no se puede generalizar, hay que estudiar cada caso en particular antes de plantearse la comercialización de un producto alimenticio presurizado. Dentro de las ventajas del tratamiento APH es que evita la deformación de los alimentos, debido a que la presión se transmite uniforme e instantáneamente, es decir, no hay gradientes (cumple la denominada regla isostática). A diferencia de lo que ocurre con los procesos térmicos, el tratamiento APH es independiente del volumen y de la forma de la muestra, con lo que se reduce el tiempo requerido para procesar grandes cantidades de alimento. No produce deterioro de nutrientes termolábiles como por ejemplo vitaminas (no destruye la vitamina C en los zumos, frente a los métodos tradicionales de pasterización, tampoco en patata, ni altera otros compuestos de bajo peso molecular, fundamentalmente aquellos responsables del aroma y sabor. No se altera el sabor natural, ni la coloración del alimento, pues las altas presiones no favorecen la reacción de Maillard o de pardeamiento no enzimático No produce residuos, se trata de una energía limpia, lo que iría en consonancia con las políticas medioambientales de la actualidad. No precisa de la incorporación de aditivos al alimento. Mejora o provoca la aparición de propiedades funcionales en los alimentos (Pérez-Lamela y cols., 2001). En cuanto a sus desventajas destaca el alto coste del equipo, inconveniente que es cada vez menos importante ya que se están desarrollando equipos cada vez más baratos. Además, se va a ahorrar energía debido al bajo consumo energético de esta técnica. Con los equipos de APH disponibles hasta ahora en el mercado no se pueden diseñar procesos continuos, aunque

sí hay algunos discontinuos que operan en línea (ejemplo: zumos de frutas). Actualmente, algunas firmas están trabajando en el diseño de sistemas continuos que operarían en línea Imposibilidad de aplicación en algunos alimentos (frutas, verduras) porque perderían su forma y aspecto original La desconfianza del consumidor a decidirse a comprar un producto “presurizado” por ser algo novedoso y desconocido. A pesar de ello, en Japón, USA y algunos países europeos los productos presurizados se consumen cada vez más (PérezLamela y cols., 2001). Pulsos Eléctricos Por otra parte, el tratamiento mediante pulsos eléctricos de alto voltaje hace uso de la electricidad como fuente energética. El campo eléctrico es aplicado al alimento en forma de pulsos de decenas de miles de voltios, pero extremadamente breves de milisegundos, así provocando los campos eléctricos la eliminación de los microorganismos, pero se requieren varios factores esenciales para que esto ocurra, como el nivel o grado y la intensidad de los campos eléctricos, aunque también se considera el lapso de tiempo del procedimiento. Otro elemento a considerar es el tipo de temperatura del producto y por lo tanto, los tipos de microorganismos que se deben eliminar. No es lo mismo una carne roja que un pescado, cada alimento debe tratarse de manera diferente. Los campos eléctricos pueden originar que los microorganismos y diversas enzimas se mantengan inactivos, esto se logra cuando la carga eléctrica afecta a las bacterias. Es importante resaltar que cuando los campos eléctricos superan el valor crítico, se desarrolla cierta cantidad de poros o grietas en el interior de la membrana celular, y por esas grietas se introducen las cargas eléctricas. Como por ejemplo un efecto natural en los alimentos es que la permeabilidad de la membrana celular se eleva, esto se puede revertir si el grado de poder o fuerza del campo eléctrico externo permanece igual o es mayor al valor crítico. Para efectuar el procedimiento de campos eléctricos, se realiza un proceso en donde se usan campos eléctricos pulsados por alta tensión; este método requiere de componentes específicos. Un elemento fundamental es que la maquinaria eléctrica cuente con los elementos básicos para el envasado en condiciones asépticas.

El procedimiento de conservación por campos eléctricos se lleva a cabo mediante, la potencia de carga de una fuente de condensadores y por medio de un botón se descarga la energía eléctrica hacia la cámara para tratar los alimentos. Los productos o alimentos tienen dos posibilidades, pueden situarse en una cámara estática o en una cámara cont...