Tecnologías Clave para la Conservación y Calidad Alimentaria

Objetivos de la Conservación Alimentaria

• Biológicos: Eliminar o inhibir el crecimiento de microorganismos patógenos y alterantes.
• Químicos: Inhibir la actividad enzimática y prevenir reacciones químicas indeseadas que afectan la calidad.
• Físicos: Proteger los alimentos de la luz, el oxígeno y otros factores externos.

Conservación Combinada: Sinergia de Métodos

Existen métodos de conservación combinados que utilizan más de un tipo de técnica, por ejemplo, una combinación de conservación física y química, para maximizar la eficacia y prolongar la vida útil de los alimentos.

Métodos de Conservación por Temperatura

Conservación por Alta Temperatura

Los tratamientos térmicos buscan eliminar microorganismos y enzimas, aunque pueden causar cierta pérdida nutricional o cambios en la calidad sensorial.

Pasteurización

• Elimina patógenos, pero no todas las esporas.
• Puede causar una ligera pérdida nutricional.
• Vida útil aproximada: 2 semanas.

Tipos de Pasteurización

• LTLT (Low Temperature Long Time): 63°C durante 30 minutos. Causa mayor pérdida nutricional.
• HTST (High Temperature Short Time): 75°C – 90°C durante aproximadamente 15 segundos. Reduce la pérdida nutricional.

Efectos de la Pasteurización en la Calidad

Tiene una vida útil breve. En el tratamiento térmico, siempre se producen cambios en el alimento, ya sean ganancias o pérdidas en sus propiedades.

Esterilización

• Elimina la totalidad de microorganismos y sus esporas de los alimentos.

Tipos de Esterilización

• Esterilización en Envase: 121°C durante 15 minutos. Se utiliza vapor indirecto y autoclaves para aumentar la temperatura del agua a más de 100°C. Vida útil aproximada: 1 a 4 años.
• Esterilización UHT (Ultra High Temperature): Proceso industrial, no apto para uso doméstico. Se realiza a 145-150°C durante 3-6 segundos, utilizando sistemas automatizados y vapor directo aplicado al producto. Vida útil aproximada: 3 a 6 meses.

Conservación por Baja Temperatura

Con estos métodos, se pierden menos nutrientes en comparación con los tratamientos de alta temperatura.

Refrigeración

• Utiliza calor sensible (hay variación de temperatura, pero no hay cambio en el estado del alimento).
• Temperatura de uso: 0 a 5°C.
• Se basa en la inhibición parcial del crecimiento de microorganismos y la actividad enzimática.

Congelación

• Utiliza calor sensible (variación de temperatura sin cambio de estado) y calor latente (no hay cambio en la temperatura, pero sí en el estado del alimento, por ejemplo, de líquido a sólido).
• Temperatura de uso: Bajo 0°C, hasta -18°C.
• Se basa en la inhibición total de microorganismos y enzimas.

Métodos de Eliminación de Agua

La reducción del contenido de agua es una estrategia clave para la conservación, ya que limita la actividad microbiana y enzimática.

Deshidratación

• Eliminación casi completa del agua del alimento mediante evaporación por calor.
• Efectos: Degradación de pigmentos, desnaturalización de proteínas, reducción de peso y volumen.

Tipos de Secado

• Secado por Aire: Utiliza una cámara de secado donde el vapor se elimina por calor, mediante ventilación.
• Secado Solar: Emplea el calor de la energía solar. Es de menor costo y utiliza energía renovable, pero puede verse afectado por la humedad, temperatura y tiempo de secado.
• Secado bajo Vacío: Utiliza el vacío para eliminar la humedad, lo que ayuda a conservar los alimentos manteniendo su calidad.

Deshidratación Osmótica

• El agua se mueve desde una zona de baja concentración hacia una zona más concentrada de sales e impurezas para alcanzar el equilibrio.
• Método de costos reducidos, sin cambios de fase del agua y no requiere químicos previos.

Liofilización

• Deshidrata por congelación, eliminando el agua a bajas temperaturas mediante sublimación.
• Ideal para mantener la calidad de alimentos delicados.

Concentración

• Elimina parcialmente el agua, aumentando la concentración de sólidos solubles.

Métodos de Cocción Avanzados

Estos métodos no solo cocinan los alimentos, sino que también incorporan técnicas de conservación para prolongar su vida útil y asegurar la calidad.

1. Cook and Chill (Cocinar y Enfriar)

   Proceso de cocción que consiste en cocinar alimentos y luego enfriarlos rápidamente (0-4°C), para almacenarlos a temperatura controlada.

   Etapas:

   1. Cocción
   2. Enfriamiento Rápido
   3. Conservación
   4. Recalentamiento

   Ventajas:

   • Mayor seguridad e inocuidad alimentaria.
   • Disminuye el riesgo de Enfermedades de Transmisión Alimentaria (ETA).
   • Fácil control y menor pérdida de materias primas.
   • Mejora la higiene y garantiza la calidad.

   Desventajas:

   • Pérdida de calidad sensorial.
   • Deterioro de textura y sabor.
   • Vida útil limitada en comparación con la congelación.

2. Cook and Freeze (Cocinar y Congelar)

   Proceso de cocción, enfriamiento rápido y congelación de alimentos.

   Etapas:

   1. Cocinar
   2. Congelar (-18°C)
   3. Descongelar
   4. Regenerar

   Ventajas:

   • Permite alargar la conservación.
   • Facilita la producción anticipada.
   • Reduce desperdicios.
   • Permite estandarizar procesos.

   Desventajas:

   • Pérdida de calidad sensorial.
   • Deterioro de textura y sabor.
   • Pérdida de nutrientes.

3. Sous-Vide (Al Vacío)

   Proceso de cocción en el cual el alimento se sella herméticamente (al vacío) antes de cocinarlo.

   Etapas:

   1. Preparación y sellado al vacío.
   2. Cocción sous-vide (a baja temperatura y controlada).
   3. Servir o conservar.
   4. Marcado final (ej. plancha para dorar).

   Ventajas:

   • Preservación de nutrientes.
   • Cocción uniforme.
   • Reducción de grasas.
   • Menor riesgo de contaminación.
   • Versatilidad en la preparación.

   Desventajas:

   • Requiere equipos especializados.
   • Requiere más tiempo de cocción.
   • Exige cuidado con la seguridad alimentaria.
   • El equipo utilizado ocupa espacio en la cocina.

Compuestos Bioactivos en Alimentos

Los compuestos bioactivos son sustancias presentes en los alimentos que benefician una o varias funciones del organismo, contribuyendo a un mejor estado de salud y bienestar. Los pigmentos de frutas y hortalizas están asociados directamente con la calidad de los alimentos.

Pigmentos Naturales

• Clorofila

  Pigmento asociado a las plantas verdes. Permite desintoxicar el cuerpo y tiene propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. La clorofila se ve afectada por la presencia de ácidos fuertes y es susceptible a la oxidación por oxígeno, peróxidos, alta temperatura y luz.

• Carotenoides

  Responsables de los pigmentos amarillos, anaranjados y rojos. Poseen propiedades antioxidantes y protectoras contra el daño celular.

• Flavonoides

  Poseen diferentes estructuras coloreadas. Los radicales flavonoides son neutros en un medio ácido (pH debajo de 3) y negativos a pH 7. Tienen propiedades antioxidantes. Presentes en frutas tipo bayas y vegetales crucíferos (ej. coliflor y brócoli).

• Antocianinas

  Compuestos pertenecientes a los flavonoides que producen colores rojos, anaranjados, azules y púrpuras. Las antocianinas son termolábiles: a mayor luz absorbida, mayor calor; y a mayor temperatura, menor calor, lo que deteriora el pigmento y reduce la absorción de luz. Los cambios de pH también causan transformaciones estructurales. Se encuentran en muchas frutas oscuras (moras, cerezas, uvas azules, etc.).

• Betalaínas

  Se conocen dos tipos:

  • Betacianinas: De color rojo púrpura.
  • Betaxantinas: De color amarillo.

  Son solubles en aceite; al aplicar aceite, se extrae el pigmento. A menor temperatura, ocurre una pérdida de pigmentos, y a un pH menor a 4, cambia la coloración.

Otros Compuestos Bioactivos

• Fibra Dietética

  Se divide en fibra insoluble y fibra soluble (esta última contiene beta-glucano, utilizado como prebiótico).

• Bacterias Probióticas

  Grupo de bacterias inocuas, resistentes a la digestión intestinal y con capacidad de adherirse a la mucosa intestinal. Benefician el balance microbiano en el intestino, favoreciendo la fisiología intestinal y extraintestinal del huésped.

• Prebióticos

  Llegan intactos al intestino, donde benefician el metabolismo y la salud general al servir de alimento a las bacterias probióticas.

Características Específicas de Bacterias Probióticas

• Propionibacterium Shermanii: Puede producir vitamina B12 y fermenta la lactosa.
• Streptococcus Thermophilus: Ayuda a evitar la colonización intestinal de Helicobacter pylori.
• Bifidobacterium Bifidum: Flora intestinal predominante en lactantes, previene las diarreas asociadas a estos.
• Lactobacillus Bulgaricus: Presente en el yogur, estimula el crecimiento de las bifidobacterias y aumenta las defensas.
• Lactobacillus Casei: Eficaz para equilibrar la microflora intestinal.
• Lactobacillus Plantarum: Contribuye al equilibrio de la flora intestinal.
• Lactobacillus Acidophilus: Produce Lactacina B y Lactacina F.
• Lactococcus Lactis: Productor de Nisina.

Otros Métodos de Conservación Innovadores

Envases Activos

• Interactúan con el producto y responden a cambios atmosféricos internos o de los propios productos.
• Modifican las condiciones de conservación para aumentar la duración.
• Se dividen en envases emisores y envases absorbentes.

Principales Funciones de Envases Activos:

• Reguladores de Etileno.
• Antioxidantes (atrapan O2).
• Antimicrobianos.
• Reguladores de aromas y olores.
• Protección contra fenómenos físicos.

Envases Inteligentes

• Cuidan, controlan e informan sobre la evolución de las condiciones en las cuales los productos han sido envasados y conservados.
• Reaccionan al entorno de los envases.
• Evidencian información sobre el historial de calidad post-envasado.
• Facilitan el uso y/o consumo de los productos contenidos.

Principales Inconvenientes de Envases Activos e Inteligentes:

• Posible aparición de sustancias indeseables.
• Legislación variable según el país de producción.
• Mayor producción de residuos.
• Alto costo tecnológico.

Microencapsulación

Técnica que consiste en recubrir ingredientes alimentarios para protegerlos de factores externos como la luz, el oxígeno o la humedad, y facilitar la liberación controlada de los compuestos activos.

Compuestos que se pueden microencapsular:

• Vitaminas
• Minerales
• Colorantes
• Prebióticos
• Probióticos
• Antioxidantes
• Enzimas, etc.

Recubrimientos Comestibles

• Ayudan a la conservación de frutas y hortalizas frescas.
• Regulan la pérdida de vapor de agua, la migración de lípidos y el transporte gaseoso.
• Se elaboran a partir de una variedad de polisacáridos, proteínas, ceras naturales y resinas.
• Crean una atmósfera modificada en el interior del fruto para retardar el proceso de maduración y senescencia.

Pulsos Eléctricos

Generan la electroporación de las membranas citoplasmáticas de microorganismos y células eucariotas de tejidos vegetales y animales, afectando su viabilidad.

Aditivos Alimentarios: Función y Clasificación

Un aditivo alimentario es una sustancia que no pertenece a la composición natural del alimento, pero se añade intencionadamente para cumplir una función tecnológica.

Requerimientos para un Aditivo Ideal:

• No tóxico.
• Amplio espectro de acción.
• Bajo costo.
• No afecta el sabor y aroma del alimento.
• No ser inactivado por el alimento.
• No reaccionar con el alimento.
• Fácil disponibilidad en el mercado.
• Permitido por la legislación vigente.

Clasificación de Aditivos:

• Preservantes
• Antioxidantes
• Texturizantes
• Reguladores de acidez
• Gelificantes y Espesantes
• Colorantes y Aromatizantes
• Edulcorantes
• Emulsificantes y Estabilizantes

Preservantes (Conservantes)

Cualquier sustancia química que, añadida al alimento, previene o retarda su alteración. Los preservantes intervienen en el mecanismo genético, reducen el pH, interfieren en la membrana celular y en la actividad enzimática. Se excluyen la sal, el azúcar, los vinagres, las especias y el humo como preservantes en esta clasificación.

Principales Conservantes:

• Artificiales:

  • Ácidos Orgánicos y sus Sales:
    • Ácido Benzoico y Benzoatos: Inhiben mohos y levaduras. Trabajan en pH de 2.5 a 4. Pueden generar sabores desagradables.
    • Ácido Sórbico y Sorbatos: Trabajan mejor contra hongos que contra bacterias. Una cantidad excesiva genera mal sabor. Efectivos hasta pH 6.
  • Nitritos y Nitratos: Su uso está restringido por la posible formación de nitrosaminas. Estabilizan el color en carnes.
  • Dióxido de Azufre y Sulfitos: Antimicrobianos. Conservan el color y evitan el pardeamiento enzimático.

• Naturales:

  • Sal
  • Azúcar
  • Alcohol
  • Humo de madera
  • Especias y Condimentos

Antioxidantes

La oxidación puede causar rancidez (lipólisis de grasas), formación de enzimas (lipasas y lipooxidasas), y formación de peróxidos, aldehídos y cetonas, además de la destrucción de vitaminas liposolubles (A, D, E). Los antioxidantes actúan captando el oxígeno, o captando y inactivando radicales libres.

Principales Antioxidantes:

• Ácido Ascórbico o su sal sódica.
• Ter-butilhidroquinona (TBHQ).
• Butil-hidroxianisol (BHA).
• Butil-hidroxitolueno (BHT).
• L-cisteína.
• Estearato de ascorbilo.
• Galatos de dodecilo/propilo.
• Palmitato de ascorbilo.
• Tocoferoles.

Texturizantes

Tipos de Texturizantes:

• Emulsionantes: Tensioactivos (unen fases no miscibles) y Estabilizantes (neutralizan iones).
• Espesantes: Derivados de celulosa y polisacáridos que forman hidrocoloides.
• Higroscópicos: Utilizados en la instantaneización de alimentos (ej. leche en polvo), actúan en procesos de hidratación.

Saborizantes y Aromatizantes

• Los saborizantes son no volátiles, polares, solubles en agua y se utilizan en mayor concentración.
• Los aromatizantes son volátiles, no polares y de baja concentración. Los factores que determinan el aroma son: concentración, características del olor, interacción con otros compuestos volátiles e interacción con la matriz del alimento.
• Los aromatizantes pueden ser: especias, extractos, químicos idénticos al natural o sintéticos.
• Tanto saborizantes como aromatizantes pueden ser naturales, artificiales o idénticos al natural.

Colorantes

Pueden restaurar, uniformar o intensificar el color de los alimentos. Existen pigmentos naturales como los de las frutas y verduras.

Edulcorantes

Los edulcorantes tienen un grado de dulzor que se determina por los gramos de edulcorante que deben disolverse en agua para obtener un líquido de igual sabor que la solución de 1 gramo de sacarosa en el mismo volumen.

Tendencias Futuras en Aditivos

En el futuro, se espera una disminución de conservantes químicos artificiales, el desarrollo de tecnologías que favorezcan la producción de alimentos más naturales, la utilización de métodos combinados de conservación y el reemplazo o eliminación de químicos.

Alimentos Fermentados: Procesos y Aplicaciones

La principal función de la fermentación es transformar compuestos orgánicos complejos, como azúcares, en otros productos a través de la actividad de microorganismos (bacterias, levaduras, etc.) en ausencia de oxígeno. Esto permite obtener diferentes beneficios, como una mejor digestibilidad o la producción de compuestos químicos específicos.

Usos de la Fermentación en Alimentos

• Fermentación Láctica
• Fermentación Acética
• Fermentación Alcohólica
• Cultivos Starter
• Cultivos Protectores

Principales Alimentos Fermentados

• Bebidas alcohólicas
• Productos de panificación
• Encurtidos
• Lácteos (yogur, queso)
• Cecinas (embutidos curados)

Principales Variables de Control en la Fermentación

• Temperatura y pH
• Presión y Volumen
• Espuma y Agitación
• Oxígeno y CO2 disuelto
• Flujo de gas y líquido

Cultivos Microbianos en Fermentación

Son utilizados en rutas metabólicas específicas, como la respiración aeróbica y las rutas de fermentación, por ejemplo, en la formación de levaduras, lactato y ácido acético.

Fermentación Alcohólica

Durante la fermentación alcohólica, se debe mantener un control riguroso de:

• Brix (contenido de sólidos solubles)
• Aspecto de la espuma
• Olor
• Acidez y pH
• Tiempo de fermentación
• Rendimiento alcohólico

Fermentación Ácido Láctica

• Disminuye el pH.
• Sustituye la flora contaminante.
• Genera aroma.
• Produce enzimas.

Bacterias en Cultivos Lácticos:

Algunas bacterias son clave en el cultivo de yogur, cultivos O, D, DL y L (para quesos), cultivos para cecinería y cultivos termófilos.

Cultivos Starter

• Producen ácido láctico.
• Tienen tolerancia a las sales y especias.
• Reducen el nitrato.

Cultivos Protectores

Son microorganismos que se pueden incorporar a los alimentos para lograr la conservación. Su mecanismo de acción depende del tipo de antimicrobiano que produzcan:

• Ácidos orgánicos: Eficaces contra bacterias y mohos.
• Aldehídos, cetonas y alcoholes: Actúan contra bacterias.
• Peróxido de hidrógeno: Combate bacterias, mohos y fagos.
• Bacteriocinas: Generalmente activas contra bacterias Gram Positivas.

Bacterias Ácido Lácticas (BAL)

• Presentes en la elaboración de lácteos y cárnicos fermentados.
• Son biopreservantes que:
  • Liberan ácidos orgánicos.
  • Reducen el pH.
  • Producen peróxido de hidrógeno y péptidos.

Tipos de Cultivos y Bacteriocinas:

• Las bacteriocinas son péptidos con actividad bactericida.
• Entre las bacteriocinas usadas en los alimentos, la única reconocida por la FDA es la Nisina.

Características de las Bacterias Lácticas:

Son microorganismos Gram positivos, cocos o bacilos, mesófilos (20-30°C) o termófilos (35-45°C), y anaeróbicos facultativos.

• Streptococcus
• Lactococcus
• Pediococcus
• Leuconostoc
• Lactobacillus

Pasan por procesos de:

• Fermentación láctica: Glucosa a Ácido Láctico.
• Producción de diacetilo: Citrato → Piruvato → Acetolactato.
• Fermentación maloláctica: Ácido Málico → Ácido Láctico.

Bacterias Propiónicas:

Utilizadas para el proceso de fermentación de quesos, pasan por un proceso de Ácido Pirúvico → Ácido Láctico → Ácido Propiónico y Ácido Acético + CO2.

Bacterias Acéticas:

Utilizadas en conservas, pasan por un proceso de Etanol → Acetaldehído → Ácido Acético.