Un rico sabor a nueces tostadas que se convierte en un sabor fuerte con el tiempo. Con una textura firme y lisa que se convierte en granular y desmenuzable con el tiempo.
HECHO SOLO CON INGREDIENTES NATURALES 41% de los consumidores consideran que el factor principal que los motiva a probar un nuevo tipo de queso es que sea hecho solo con ingredientes naturales. | Fuente: Mintel
Hecho solo con ingredientes naturales, queso de alta calidad
Multifuncional y lleno de sabor
Contáctanos AgropurCheese.com Jacobo.Lopez@agropur.com
Formulaciones personalizadas disponibles
¿POR QUÉ CONSUMIR EL QUESO CHEDDAR DE AGROPUR? Suministro local La leche utilizada es local del centro de los Estados Unidos.
Ganadores regulares de premios mundiales y de los Estados Unidos
Disponible en bloques de 40 LB
2 [ CONTENIDO ]
MAYO 2021 | VOLUMEN 43, NÚM. 3
www.alfa-editores.com.mx | buzon@alfa-editores.com.mx
TECNOLOGÍA
08
Caracterización fisicoquímica y nutricional de lías de vinificación: un nuevo ingrediente alimentario TECNOLOGÍA
32
El papel de la biopelícula bacteriana en la resistencia a los antibióticos y la contaminación de los alimentos TECNOLOGÍA
52
Combinación de nanocompuesto de óxido de zinc con ácido poliláctico para aplicaciones de envases antimicrobianos
Industria Alimentaria | Mayo 2021
TECNOLOGÍA
22
Evaluación de concentraciones de metales en materiales de envasado de alimentos ACTUALIDAD
42
Envases de metal: al frente de la lucha contra el desperdicio de alimentos
TECNOLOGÍA]] 4[ [ CONTENIDO
EDITOR FUNDADOR
Ing. Alejandro Garduño Torres
Secciones Editorial Novedades Notas del Sector Aplicación de pruebas rápidas en la industria de los alimentos
DIRECTORA GENERAL
5 6
20
Detrás de escena en Coca-Cola: la clave para bebidas de alta calidad y consumidores felices
28
Un almidón de arroz de etiqueta limpia y de alto rendimiento
48
Índice de anunciantes
59
ORGANISMOS PARTICIPANTES
Lic. Elsa Ramírez Zamorano Cruz
CONSEJO EDITORIAL Y ÁRBITROS
M. C. Abraham Villegas de Gante Dr. Francisco Cabrera Chávez Dra. Herlinda Soto Valdez Dr. Humberto Hernández Sánchez Dr. José Pablo Pérez-Gavilán Escalante Dra. Judith Jiménez Guzmán M. C. Ma. del Carmen Beltrán Orozco Dra. Ma. del Carmen Durán de Bazúa Dr. Arturo Inda Cunningham Dr. Mariano García Garibay Ing. Miguel Ángel Zavala Arellano M. C. Rodolfo Fonseca Larios M. en C. Rolando García Gómez Dr. Salvador Vega y León Dr. Santiago Filardo Kerstupp Dra. Silvia Estrada Flores Dr. Valente B. Álvarez
DIRECCIÓN TÉCNICA
Q.F.B. Rosa Isela de la Paz G.
DISEÑO
Lic. María Teresa Bañales Yerena Lic. Lucio Eduardo Romero Munguía
VENTAS
Karla Hernández Pérez ventas@alfa-editores.com.mx
OBJETIVO Y CONTENIDO El objetivo principal de INDUSTRIA ALIMENTARIA es difundir la tecnología alimentaria y servir de medio para que los técnicos, especialistas e investigadores de todas las áreas relacionadas con la industria alimentaria expongan sus conocimientos y experiencias. El contenido de la revista se ha mantenido actualizado gracias a la aportación de conocimiento de muchas personas especializadas en el área, además la tecnología que difunde es de aplicación práctica para ayudar a resolver los problemas que se plantean al pequeño y mediano industrial mexicano. INDUSTRIA ALIMENTARIA, año 43, núm. 3, mayo 2021, es una publicación bimestral editada por Alfa Editores Técnicos, S.A. de C.V., Manuel Gamio 604, Interior B, Colonia Sinatel, Iztapalapa, 09470, Ciudad de México. Tel. 55 82 33 42, www.alfa-editores.com.mx, ventas@alfa-editores.com.mx. Editor responsable: Elsa Ramírez-Zamorano Cruz. Reserva de Derechos al Uso Exclusivo No. 04-2004-111711534800-102, otorgado por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Licitud de Título No. 860 y Licitud de Contenido No. 506, otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora de la publicación. Queda estrictamente prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización.
Industria Alimentaria | Mayo 2021
[ EDITORIAL ] 5
CON MIRAS AL FUTURO Hace poco más de cuarenta años, cuando iniciamos Alfa Editores con el firme compromiso der ser un medio de difusión que transmitiera la información más actual y relevante para los industriales del medio, el mundo del futuro se vislumbraba muy distinto. Recordemos cómo eran las películas de aquella época: vaticinaban autos voladores y viajes al espacio para ir de vacaciones. Ahora nos damos cuenta de que los cambios y transformaciones se dieron hacia otros medios: la tecnología que nos permite estar conectados las 24 horas del día, poder trabajar desde casa compartiendo gran cantidad de información mediante nubes digitales, o nuevas fuentes de energía como la eléctrica, eólica o solar. Actualmente, en la segunda década del siglo XXI, hay prioridades muy claras para nuestro planeta: el cambio climático es sin duda una de las que ocupa los titulares de diarios y revistas científicas, y todas las industrias tenemos distintas tareas pendientes. Asimismo, otras tendencias que guiarán a nuestra industria en los años venideros y que cada día comprobaremos con mayor fuerza son: los ingredientes naturales, la minimización de residuos, el rastreo y la trazabilidad, el uso de los alimentos como herramientas de salud. Al igual que a finales de la década de 1970, nuestro compromiso, nuestra visión y misión siguen firmes en estos años, con la misma pasión e interés por que los industriales mexicanos cuenten con la información más actual y relevante. En este número de Industria Alimentaria incluimos dos muy interesantes estudios relacionados con los empaques alimentarios. Este tema específico presenta gran cantidad de vertientes de análisis pues, por un lado, es fundamental reducir la cantidad de basura y desperdicios, pero esto no debe sacrificar la calidad y estabilidad de los alimentos. Hoy en día, productos que son cosechados y fabricados de un lado del mundo están disponibles en un corto tiempo en el otro extremo del planeta: la seguridad y
calidad garantizarán la elección del consumidor. Un estudio llevado a cabo por especialistas en espectrocopía de absorción atómica en Turquía revisa la cantidad de metales como hierro, cobalto, níquel, manganeso y cobre, entre otros, contenida en algunos empaques alimentarios, para verificar su seguridad para el consumidor; ninguna tecnología de empaque debe poner en riesgo la salud humana, esto es una prioridad. En un segundo texto que nuestros lectores podrán encontrar en esta edición, se examina el uso de ácido poliláctico de óxido de zinc como alternativa para un empaque antimicrobiano, mucho más degradable comparado con el plástico. Cercano a estos estudios, incluimos también un artículo de un científico etíope que ha revisado los biofilms de bacterias como una opción en la salvaguarda y conservación de alimentos. Los biofilms se presentan como una excelente alternativa puesto que provienen de orígenes 100% naturales, pero es necesario siempre llevar a cabo todos los análisis necesarios antes de comenzar a implementarlos en los alimentos. Finalmente, también considerado la cantidad de desperdicios generados durante los procesos de fabricación de alimentos y bebidas, en este caso, el vino, está disponible en este número un estudios sobre las lías de la uva, es decir, los residuos que quedan una vez fabricado el vino y que han demostrado ser un interesante ingrediente alimentario. Para nosotros en Alfa Editores es muy importante continuar informando con este tipo de textos y artículos que sabemos contienen los datos más actuales y relevantes para que nuestro sector se mantenga al día y gestione sus acciones en la lucha contra los problemas climáticos que nos aquejan ahora y que continuarán siendo una preocupación en el futuro a corto y largo plazo. Lic. Elsa Ramírez-Zamorano Cruz Directora General
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
{6}
NOVEDADES
NUEVO PROYECTO DE EMPAQUE SOSTENIBLE PARA EXTENDER LA VIDA ÚTIL DEL GUACAMOLE
El Proyecto Guacapack tiene como objetivo utilizar recursos renovables para desarrollar un sistema de empaque biodegradable que incluye etiquetas de barrera y aditivos antioxidantes de los desechos de aguacate para extender la vida útil de los alimentos en un 15%. Cuando los aguacates se procesan para su uso en alimentos, la cantidad de desechos producidos puede representar más del 45% del peso total del fruto, según se indicó en un comunicado de prensa. Con el fin de aprovechar este desperdicio y extender la vida útil de los productos preparados, AIMPLAS, está creando una etiqueta con función de barrera al oxígeno que previene la oxidación de los alimentos a la vez que incorpora antioxidantes del propio aguacate para reducir el uso de conservantes sintéticos. Para ello, se extrae y se purifica la semilla de aguacate para obtener una película que se puede utilizar para hacer etiquetas IML multicapa con las propiedades anteriores. Adicionalmente, los componentes activos de los residuos del aguacate se utilizarán como componente de un bioplástico (PLA) que será inyectado moldeado para fabricar el sistema de envasado.
SIG INVIERTE EN UNA FÁBRICA EN MÉXICO La multinacional SIG ha decidido invertir 40 M€ en una fábrica en México, que se situará en la localidad de Querétaro, para atender a los mercados norteamericanos. “La planta ampliará aún más la red de producción global de SIG y permitirá a la empresa aprovechar su sólida trayectoria de crecimiento en Norteamérica”, ha explicado la compañía. La inversión en la nueva planta, cubrirá la capacidad de producción de última generación para la impresión, el corte y el acabado de los envases de cartón. Se espera que la planta abra en el primer trimestre de 2023.
UN NUEVO ESPIRITUOSO CON SABOR A OAXACA Para los amantes de los sabores tradicionales, llega una nueva bebida directo de Oaxaca: Destilado de agave Xicálico, elaborado de espadín silvestre de siete años de maduración de San Luis Amatlán que busca conquistar los paladares más exigentes gracias a la sutileza de sus sabores y olores. Se trata de una bebida en la que destacan notas dulces a miel, en contraste con notas picantes y cítricas de chile fresco, que en perfecto balance le dan a Xicálico una personalidad única frente a otros de su clase. Durante su proceso de elaboración, se sigue y preserva la receta ancestral de maestros mezcaleros de los pueblos de Oaxaca, empleando agaves maduros cocidos en hornos de tierras, fermentados naturalmente y destilados en alambique de cobre, seleccionado por perlado a cordón cerrado, de producción orgánica y artesanal, bajo las órdenes del maestro mezcalero Nicolás Gutiérrez, convirtiendo a Xicálico en una bebida 100% de agave. Dentro de sus características destaca la ausencia de barrica en su proceso de elaboración, por lo que Xicálico se cataloga dentro de los destilados jóvenes. Su producción es limitada y para control de calidad, es seleccionado por el método de perlado a cordón cerrado.
Industria Alimentaria | Mayo 2021
{7}
NUEVA CREMA DE MEZCAL DE SABORES FRUTALES
NOVEDADES
Mezcalité es la primera marca en obtener la certificación ante el Consejo Regulador, que no está compuesta únicamente de mezcal. Pese a la pandemia, sus exportaciones pudieron mandarse antes; ahora un ranking los coloca como una propuesta mexicana que conquista el extranjero. Un licor de mezcal nacido entre los campos de agave que se extienden en suelo oaxaqueño fue reconocido hace unos días por una publicación europea como una de “las nuevas botellas y productos que estamos bebiendo en esta primavera”.Se trata de la página europea Barchic.com, con presencia en ciudades como Berlín, Barcelona, Amsterdam, Atenas, Beijing, Beirut y Budapest, la cual incluyó a Mezcalité como una de las propuestas que está conquistando tierras extranjeras. “Todo es cultivado y recolectado orgánicamente por familias oaxaqueñas de la región de la Costa. Dejan enfriar esas frutas con el mezcal durante ocho meses para que tome intensidad con el sabor ahumado del maguey. Obtienes un licor jugoso y equilibrado con algunos guiños salados y terrosos”, cita el sitio web.
Dulce sin la leche. Innova con arroz en recetas sin lácteos. Ya sean flexitarianos, intolerantes a la lactosa, veganos o simplemente les guste probar nuevas opciones, los consumidores compran más frecuentemente productos de origen vegetal. Pero cuando se trata de postres, aún no hay una oferta numerosa. Al desarrollar postres de origen vegetal, los ingredientes de arroz llevan a la mesa un placer indulgente. El reto de los postres sin lácteos radica en el sabor y la textura. El almidón de arroz de BENEO abre las puertas a deliciosos productos sin lácteos. Gracias al pequeño tamaño de su gránulo y a su composición, ofrece una textura rica y una sensación cremosa en boca. Haz posible que los amantes de lo vegetal disfruten de los postres sin derivados lacteos.
Síganos en: www.beneo.com
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
TECNOLOGÍA
{8}
CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA Y NUTRICIONAL DE LÍAS DE VINIFICACIÓN: UN NUEVO INGREDIENTE ALIMENTARIO { Pau Sancho-Galán, Antonio Amores-Arrocha, Ana Jiménez-Cantizano y Víctor Palacios }
RESUMEN
Palabras clave: lías de vino; fermentación alcohólica; vinícola; subproducto
Las lías del vino se definen como el sedimento que se forma en el fondo del tanque o barrica después de la fermentación alcohólica del vino. Tienen una composición heterogénea y actualmente constituyen el 6% de los subproductos generados por cada tonelada de uva para vinificación. Sin embargo, es el menos investigado de todos los subproductos del proceso de elaboración del vino. Por ello, con el objetivo de resaltar este subproducto, se llevó a cabo una caracterización fisicoquímica
y nutricional de las lías de vinificación de tres procesos de elaboración distintos (blanco, rosado y tinto). Además, también se analizaron las propiedades tecnológicas de estas lías de vinificación. Las lías analizadas demostraron una interesante composición nutricional y heterogénea. Además, mostraron valores elevados de capacidad emulsionante. Así, podrían considerarse, de forma preliminar, como un nuevo ingrediente a incorporar en las nuevas formulaciones alimentarias.
{ Departamento de Ingeniería Química y Tecnología de Alimentos, Área de Producción Vegetal, Universidad de Cádiz, Campus Agrifood Campus de Excelencia Internacional, Puerto Real, España }
Industria Alimentaria | Mayo 2021
{9}
TECNOLOGÍA Mayo 2021 | Industria Alimentaria
10 [ TECNOLOGÍA ]
INTRODUCCIÓN Las lías obtenidas de la fermentación del mosto de uva, o lías de vinificación (WL), se definen según el reglamento europeo CEE nº 337/979 como “el sedimento formado en la base del depósito o barrica que contiene vino después de la fermentación, durante el almacenamiento o luego de realizar tratamientos autorizados al producto, así como los residuos obtenidos de la filtración o centrifugación de dicho producto”. Su composición es variable y está formada por microorganismos (principalmente levaduras), ácido tartárico, coloides, polifenoles y materia inorgánica [1]. Así, tras el proceso de vinificación, las lías se pueden caracterizar como residuos o subproductos orgánicos, con un valor de pH bajo, valores de conductividad eléctrica bajos y un alto contenido de fósforo, potasio y materia orgánica, así como un bajo contenido de micronutrientes y metales pesados [2]. Una vez finalizada la fermentación alcohólica, las lías siguen desempeñando un papel importante en la crianza de los vinos, ya que los procesos de autólisis de las levaduras provocan la rotura de las membranas celulares y la consiguiente liberación de componentes intracelulares y enzimas hidrolíticas, estas últimas provocando la hidrólisis de biopolímeros intracelulares. [3]. Además, la liberación de compuestos como polisacáridos, proteínas, aminoácidos y lípidos, enriquecen nutricionalmente el vino [4]. Esta gran variabilidad de los compuestos presentes en WL ha permitido que se utilicen como activadores fermentativos tras un tratamiento enzimático o térmico [5], o como fuente para obtener extractos de manoproteínas purificados, cuyo uso mejora la estabilización y las propiedades sensoriales del vino [6]. Por este motivo, la crianza del vino en contacto con lías puede modificar el perfil sensorial de los vinos finales [7]. Los WL representan el 6% de cada tonelada de uva destinada a la vinificación [8]. En todo el mundo, se producen anualmente 49.4 millones de toneladas de uva para vinificación
Industria Alimentaria | Mayo 2021
[9], generando 2.96 millones de toneladas de lías durante la vinificación. Actualmente, la mayoría de las bodegas utilizan lías para obtener alcohol por destilación [10] y ácido tartárico por cristalización [11]. Sin embargo, otras bodegas acumulan lías junto con otros productos enológicos para compostaje, con el fin de obtener enmiendas orgánicas microbiológicamente estables para el viñedo [12]. Los WL se han analizado para diferentes propósitos debido a su composición heterogénea. La presencia de compuestos relevantes en las lías de vinificación ha atraído a las industrias farmacéutica y cosmética. De esta forma, varios autores reportan la posibilidad de extraer polifenoles mediante microondas [13], ultrasonidos [14], su combinación [15], o técnicas de fluidos supercríticos [16]. Además, la alta carga nutricional de las lías de vinificación permite crear un medio de cultivo a base de lías para el desarrollo de bacterias del ácido láctico [17]. Además de la presencia de este tipo de compuestos, su contenido de materia inorgánica ha convertido a WL en un sustrato de prueba para el biorrefinado. La industria química ha logrado implementar un sistema a escala piloto que permite la producción de etanol, tartratos y polifenoles, así como subproductos aptos como complementos nutricionales de microorganismos [18]. A pesar de todo lo anterior, a diferencia de los diferentes usos que se le dan a otros subproductos de la industria agroalimentaria, el uso de lías de vinificación en el ámbito de la alimentación humana no está actualmente desarrollado. Solo Cechini et al. [19] y Hwang et al. [20] han informado que las lías de vinificación tienen potencial para su incorporación al procesamiento de alimentos. Por ello, en este estudio se realizó una caracterización fisicoquímica, nutricional y tecnológica de la LE procedente de diferentes procesos de vinificación con el objetivo de estudiar, de forma preliminar, la posibilidad de aplicar este subproducto como un nuevo ingrediente en la industria alimentaria.
12 [ TECNOLOGÍA ]
MATERIALES Y MÉTODOS Materiales
Para este estudio se utilizaron tres tipos de WL de tres procesos de vinificación diferentes: WL blanco, rosado y tinto. Sauvignon Blanc se utilizó para la elaboración de vinos blancos, mientras que Tempranillo se utilizó para la elaboración de vinos rosados y tintos. En todos los casos se utilizó la misma cepa de Saccharomyces cerevisiae (Lallemand, Barcelona, España). Se utilizó fosfato de diamina (Agrovin, Ciudad Real, España) como activador fermentativo a una dosis de 10 g/hL. Para la elaboración de vinos blancos y rosados, la fermentación alcohólica (FA) se realizó a 16-17 °C, mientras que para la vinificación tinto se realizó a 22-23 °C. El tiempo de contacto con la piel fue de entre 6 y 8 h para los rosados, mientras que los hollejos estuvieron en contacto con el vino tinto durante todo el proceso de AF. Toda la vinificación se realizó en la misma bodega. Se recogió un kilogramo de WL de cada vino justo después de la fermentación alcohólica y se dividió en dos lotes. El primer lote, para análisis fisicoquímico, se almacenó en condiciones de oscuridad y a 14 °C hasta el análisis. En el momento del análisis, los WL se descongelaron y centrifugaron para eliminar la mayor cantidad de vino posible. En el segundo lote, para el análisis nutricional y tecnológico, se utilizó ultracongelación y el lote se liofilizó en un modelo Virtis Benchtop KTM (SP Industries, Warminster, PA, EE. UU.) Durante un período de 72 h. Una vez liofilizada, cada muestra se homogeneizó en un Thermomix
Industria Alimentaria | Mayo 2021
TM31 de Vowerk (Wuppertal, Alemania) durante 1 minuto y se almacenó en bolsas con cierre hermético en un desecador automático (SP Industries, Warminster, PA, EE. UU.). En este sentido, todos los análisis realizados a partir del segundo lote de lías en adelante se realizaron con lías liofilizadas, por lo que los resultados se expresan por gramo de WL seco.
Métodos
Para la determinación del pH se realizó una medida directa en un pHmetro Basic20 (Crison, Loveland, OH, EE. UU.). Para determinar el contenido de Antocianinas Totales (TA) se siguió la metodología propuesta por el Instituto Australiano de Investigación del Vino (AWRI) [21], expresando los resultados en mg de malvidina-3-glucósido (M3G) por gramo de WL. Para la determinación de la capacidad antioxidante, el protocolo propuesto por Hwang et al. [20] se siguió con ligeras modificaciones. Se extrajo una mezcla de lías frescas con agua bidestilada en proporción 1: 3 con metanol durante 12 h. Después de la extracción, se centrifugó y se colocaron 0.3 mL de sobrenadante en cubetas de plástico de 1 cm junto con 1.2 mL de metanol al 50% y 0.5 mMDPPH (en metanol). La solución se mantuvo a temperatura ambiente durante 90 min y se midió la absorbancia a 517 nm [22]. La actividad antioxidante se cuantificó a partir de una línea de calibración TROLOX (R2 = 0.9963), obteniendo los resultados en mg TROLOX/g WL. Para la determinación del contenido de cenizas y minerales, se incineró un gramo de muestra en crisoles de porcelana en un horno Carbolite
14 [ TECNOLOGÍA ] se realizó la metilación para la determinación de ácidos grasos. Los Ácidos Grasos (FA) se determinaron mediante cromatografía de gases después de derivatizarlos a ésteres metílicos (FAME), siguiendo la metodología propuesta por Rodríguez-Alcantara et al. [25]. El nitrógeno total WL se determinó siguiendo el método de Kheldahl [24]. Con el fin de determinar la idoneidad de WL como un nuevo ingrediente alimentario, se evaluaron la Actividad Emilsufying (EA) y la Capacidad de formación de espuma (FC). La EA se determinó de acuerdo con la adaptación de Yasumatsu et al. [26] y FC según Patel et al. [27].
TABLA 1. Características fisicoquímicas y nutrimentales de las lías de vinificación (WL).
ELF 11/148 (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, EE. UU.). El contenido de cenizas se determinó por diferencia de peso. Para determinar el contenido de minerales (Ca, Mg, K, Na, Fe, Cu, P, Mn, Zn, Cr, Co, Ni, Cd y Pb) se siguió el protocolo propuesto por AFNOR [23]. El contenido de grasa se determinó mediante el método Soxhlet [24] utilizando un extractor Soxhlet automático SoxtecTM ST255 (Foss Industries, Barcelona, España) y n-hexano como disolvente. La grasa total se calculó como la diferencia entre el peso de la muestra seca (0.5 g) antes y después de la extracción. La mezcla de hexano-grasa se evaporó utilizando un evaporador rotatorio HEI-VAP G1 (Heidolph, Alemania) a 60 °C hasta la evaporación del hexano, y la grasa se recogió y almacenó en la oscuridad y a 4 °C hasta que
ANÁLISIS ESTADÍSTICO Todos los análisis se realizaron por triplicado, con el fin de asegurar la significación estadística. Para todos los resultados, se calcularon los valores medios y las desviaciones estándar (DE).
RESULTADOS En la Tabla 1 se muestran los resultados de la caracterización fisicoquímica y nutricional de las tres LE estudiadas. El valor de pH osciló entre 3.38 para WL rojo y 3.45 para WL blanco y rosado, sin mostrar grandes diferencias
WL BLANCO
WL ROSA
WL ROJO
pH
3.450 ± 0.010
3.450 ± 0.040
3.380 ± 0.050
TA (mg M3G/L)
n.d.
1.147 ± 0.004
2.149 ± 0.059
Capacidad antioxidante (g Trolox/L WL)
0.190 ± 0.065
0.646 ± 0.041
2.919 ± 0.031
Nitrógeno total (%)
4.106 ± 0.037
3.135 ± 0.125
0.855 ± 0.025
Grasa total (%)
0.783 ± 0.063
1.802 ± 0.009
0.132 ± 0.047
Cenizas (%)
32.753 ± 0.218
10.733 ± 0.265
33.283 ±0.171
Industria Alimentaria | Mayo 2021
16 [ TECNOLOGÍA ]
TABLA 2. Contenido mineral en lías de vinificación (WL).
en ningún caso. La acidez en WL se debe a la presencia de sales tartáricas (principalmente tartrato de K y Ca) precipitadas tras la fermentación alcohólica junto con las levaduras [1]. Por tanto, la acidez en WL depende del grado alcohólico del vino y de sus niveles de K y Ca, entre otros. Este componente ácido, muy apreciable desde el punto de vista sensorial, debe destacarse y puede ser determinante en lo que respecta al uso potencial de WL como ingrediente alimentario. El contenido de antocianinas difirió entre los tres WL analizados. La WL blanca no mostró presencia de antocianina, mientras que, como se esperaba, la WL roja exhibió el mayor valor (2.149 mg/g WL). Las diferencias observadas entre WL rosado y tinto son principalmente el resultado del proceso de vinificación. El tiempo de maceración de los hollejos y del mosto en la elaboración de los vinos rosados fue sustancialmente menor que en los tintos, por lo
que la liberación de compuestos polifenólicos como las antocianinas fue un 53.37% menor (Tabla 1). Sin embargo, se ha demostrado que el contenido de antocianinas en la WL es mayor cuando se aplican técnicas de extracción asistida [14-16]. Por tanto, el consumo de lías de vinificación como ingrediente alimentario podría contribuir a la ingesta dietética de compuestos bioactivos beneficiosos para la salud [28]. En relación con el TA, se observó una correlación exponencial (R2 = 0.9902) con la capacidad antioxidante de WL. Esta capacidad osciló entre 0.190 y 2.919 g de TROLOX/L WL para WL blanco y rojo, respectivamente, mostrando diferencias en todas las muestras. Sin embargo, la WL blanca ha mostrado capacidad antioxidante a pesar de la ausencia de antocianina. Este hecho podría deberse a la
(mg/L)
WL Blanco
WL Rosa
WL Rojo
Ca
105.500 ± 0.707
74.350 ± 2.758
18.850 ± 3.748
K
756.500 ± 0.707
1392.500 ± 26.163
2405.050 ± 319.612
Mg
7.740 ± 0.255
10.000 ± 0.141
6.490 ± 0.983
Na
3.700 ± 0.240
4.415 ± 3.260
3.010 ± 1.047
Fe
0.746 ± 0.105
Cu
1.480 ± 0.014
0.473 ± 0.016
4.115 ± 0.700
P
42.000 ± 2.830
62.300 ± 1.980
6.250 ± 0.100
2.605 ± 0.064
1.195 ± 0.177
(mg/L) Mn
121.500 ± 28.991
133.000 ± 0.828
296.000 ± 42.430
Zn
151.000 ± 12.782
102.900 ± 11.455
815.500 ± 13.345
Cr
8.605 ± 2.397
1.400 ± 13.081
51.150 ± 5.303
Co
0.581 ± 0.127
1.080 ± 0.170
4.350 ± 0.325
Ni
7.670 ± 0.594
18.280 ± 4.667
23.650 ± 2.192
Cd
0.168 ± 0.115
0.175 ± 0.012
0.279 ± 0.016
Pb
4.660 ± 3.705
3.565 ± 0.021
11.950 ± 0.212
Los resultados muestran la media ± SD de tres repeticiones.
Industria Alimentaria | Mayo 2021
[ TECNOLOGÍA ] 17 presencia de β- glucanos en WL, que tienen capacidad antioxidante [19]. En cuanto a los análisis proximales realizados para evaluar el potencial nutricional de la WL, el contenido de nitrógeno oscila entre el 4.106% para la WL blanca y el 0.855% para la WL roja (Tabla 1). Estos resultados muestran cómo el contenido de nitrógeno de WL se ve afectado por el estilo de vinificación, considerando que la presencia de alcohol, la temperatura y la presencia de proteasas exocelulares pueden afectar el contenido de proteínas y, por tanto, el contenido de nitrógeno de las lías [29]. Además, estas diferencias podrían deberse al uso de diferentes cepas de levaduras Saccharomyces cerevisiae durante la fermentación alcohólica. Este contenido de nitrógeno es sustancialmente más bajo que en los alimentos considerados ricos en nitrógeno como los huevos (12%), el cordero (15.6%) y las nueces (14.4%) [30]. Sin embargo, la presencia de compuestos nitrogenados puede ser de interés y beneficioso para el uso de WL como ingrediente alimentario. En cuanto al contenido de grasa de las lías, se observaron valores que van desde el 0.132% (WL tinto) al 1.802% (WL rosado) con diferencias en todos los casos. La alta variabilidad observada entre las diferentes muestras puede deberse, como en el caso del contenido de nitrógeno, al hecho de que el contenido de grasa en las muestras podría atribuirse a la cepa de levadura utilizada. Aunque en todos los casos se utilizaron cepas de levadura Sac-
charomyces cerevisiae, el contenido de lípidos puede aumentar en ausencia de factores de crecimiento para la levadura [31]. La deficiencia de un nutriente particular y los excesos de sustratos de carbonato son los principales requisitos para la acumulación de lípidos
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
18 [ TECNOLOGÍA ] de levadura [32]. La proliferación celular se detiene cuando falta el nutriente limitante, mientras que el exceso de compuestos de carbonato continúa siendo asimilado por las células de levadura y dirigido a la síntesis de lípidos [32]. En este sentido, la presencia de fosfolípidos en este subproducto del vino podría ser beneficioso para su uso como emulsionantes, como ya se ha demostrado con los de frutas como el aguacate [33]. Finalmente, se observaron diferencias en el contenido de cenizas para todas las muestras analizadas. Los valores oscilaron entre 10.733 y 33.283% para WL rosados y tintos, respectivamente. Las lías de vino tienen una mayor concentración de cenizas que el grano usado, a diferencia de otros residuos agroalimentarios de la producción de bebidas fermentadas, como la cerveza [34]. En relación con el contenido de cenizas de WL, la fracción mineral de WL se muestra en la Tabla 2. Existen grandes diferencias en el contenido de minerales en la mayoría de los casos para los diferentes WL analizados. En todos los casos, el contenido de cationes observado en las lías fue inferior al que se suele observar en los vinos embotellados [35]. Sin embargo, la concentración de los diferentes minerales en las lías está determinada por las prácticas culturales aplicadas en el viñedo y en el proceso de vinificación, como la precipitación tartárica en el vino [1]. Se ha encontrado que Ca y K son los cationes con la concentración más alta en WL en comparación con los otros cationes. Sin embargo, la concentración de cada catión en el vino podría variar en función de diferentes parámetros y condiciones, como la variedad de uva utilizada en la vinificación, las condiciones climáticas y el desarrollo vegetativo de la vid, junto con parámetros tecnológicos como el tiempo, la temperatura y la pH del proceso de fermentación alcohólica [36,37]. En cuanto al contenido de Mg, no se han observado grandes cantidades sobre las lías. Su origen puede deberse principalmente a la presencia de este elemento en los suelos
Industria Alimentaria | Mayo 2021
del viñedo, cuya absorción es llevada a cabo por la planta durante su desarrollo [38]. Una explicación del contenido de Na, Cu y P en las lías podría ser su presencia en varios productos fitosanitarios aplicados a la vid [35]. Finalmente, el contenido de hierro observado en WL proviene mayoritariamente del mosto de uva, ya que es un elemento que absorbe la vid durante su desarrollo vegetativo y el desarrollo de su fruto. Además, este bajo contenido podría deberse a que este elemento no está presente en las instalaciones y equipos donde se elaboró el vino o se conservaron las diferentes lías. En cuanto a los oligoelementos, observados en concentraciones de g/L, su presencia se debe principalmente a prácticas culturales y/o al uso de plaguicidas en el campo [38]. Por lo tanto, las diferencias observadas entre las diferentes muestras de WL estudiadas podrían ser el resultado de las diferencias entre las variedades de uva plantadas en diferentes parcelas. Además, factores climáticos y ecológicos también han influido en la variabilidad en la concentración de estos elementos en los vinos [39] y, por tanto, en sus lías de vinificación. Con respecto a la composición de ácidos grasos, las diferentes muestras de lías estudiadas podrían distribuirse en dos grupos diferentes. Por un lado, WL rojo, donde se observa un mayor contenido de AG saturado (> 80%), y por otro lado, el grupo formado por WL rosado y blanco, donde el AG saturado representa menos del 40% del total de grasas ácidos. En relación al WL rojo, cabe destacar los ácidos undecanoico y hexadecanoico (palmítico), que representan casi la totalidad de los ácidos grasos saturados, mientras que el octadecatrienoico (omega-3) y eicosadienoico (omega-6) representan más del 90% del total de ácidos grasos con una o más insaturaciones. El contenido de ácidos grasos mono/poliinsaturados, considerado beneficioso para la salud, superó el 60% en las muestras de WL rosados y blancos. Dentro de este grupo de ácidos gra-
[ TECNOLOGÍA ] 19 sos, el ácido octadecatrienoico vuelve a ser el principal, aunque también se observaron altas concentraciones de ácido eicosadienoico (omega-6) (Cuadro 3). Además, también se observaron en WL concentraciones significativas de otros ácidos grasos que se consideran importantes en la dieta, como el ácido eicosapentanoico (EPA). La presencia de concentraciones significativas de ácidos grasos en WL hace de este subproducto un posible nuevo ingrediente a incorporar en el procesamiento de alimentos. Su aplicación ha sido probada previamente con éxito en procesos como la elaboración de helados [20]. Uno de los beneficios de la inclusión de ácidos grasos de WL es que facilitan la absorción de componentes liposolubles en la dieta, como las vitaminas, y por tanto mejoran el sabor y la aceptabilidad de los alimentos [40]. La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) recomiendan mantener la ingesta de ácidos grasos saturados lo más baja posible, dados los efectos adversos que pueden tener sobre la salud del consumidor [41]. Sin embargo, también se ha observado que la ingesta de ácidos láurico, mirístico o palmítico puede ser beneficiosa para los niveles de colesterol plasmático [40]. Con respecto a los ácidos grasos mono/ poliinsaturados, la FAO y la OMS no han estipulado una ingesta dietética de referencia. Sin embargo, se ha demostrado que el consumo de ácidos grasos insaturados tiene beneficios potenciales en términos de perfil de lípidos en sangre y factores de riesgo cardiovascular [42]. Finalmente, se ha observado la presencia de ácidos grasos poliinsaturados en forma de ácido linoleico, que no se puede sintetizar y debe ser aportado a través de la dieta [43], así como ácido docosahexaenoico (DHA), que tiene beneficios fisiológicos sobre la presión arterial [44 ]. Por último, cabe señalar que los tres WL analizados mostraron una buena actividad emulsionante. Los resultados obteni-
dos fueron 86.36%, 79.67% y 75.00% para WL blancos, rosados y tintos, respectivamente. Sin embargo, ninguno de ellos mostró capacidad de formación de espuma. En este sentido, se espera que sea posible el uso de WL en el desarrollo de nuevos alimentos o su inclusión en alimentos existentes, debido a su alta actividad emulsionante (por ejemplo, emulsiones de aceite en agua (O/W)).
CONCLUSIONES Los resultados de esta investigación preliminar llevaron a la conclusión de que las lías de vino tienen una interesante composición nutricional y heterogénea. Además, observamos cómo el tipo de elaboración del vino afecta sus características fisicoquímicas y, en consecuencia, sus propiedades como posible nuevo ingrediente alimentario. En cuanto a su composición mineral, se observó que las tres LE estudiadas tienen altos contenidos de K, Ca y P, lo que puede resultar muy beneficioso desde el punto de vista nutricional. En cuanto a su caracterización tecnológica, las lías de vinificación tienen una alta actividad emulsionante, por lo que las lías podrían ser consideradas de interés de forma preliminar como un nuevo ingrediente que podría incluirse en nuevas formulaciones alimentarias. Se deben realizar más investigaciones para estudiar cómo la inclusión de lías en la formulación de los alimentos afecta los aspectos nutricionales, tecnológicos y sensoriales de los alimentos. Tomado de Agronomy
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
NOTAS DEL SECTOR
{20}
APLICACIÓN DE PRUEBAS RÁPIDAS EN LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOS La actual pandemia provocada por el virus SARS-Covid nos dejará muchísimas enseñanzas a futuro, a nosotros nos gustaría enfocarnos en una: la seguridad alimentaria. El aseguramiento de la inocuidad en los alimentos debe ser una prioridad para todos los actores de la cadena a nivel global, desde los pequeños productores locales, los agentes de transporte, los comerciantes a pequeña o gran escala, y aquellos encargados de preparar los alimentos y hacerlos llegar al consumidor final. Son palabras fuertes, pero todo apunta a que toda esta crisis pudo haberse salvado de contar con un sistema eficaz para garantizar la seguridad de los alimentos.
ción. Es muy fácil de usar y requiere poco entrenamiento para llevarse a cabo, incluso se le ha considerado el futuro de las pruebas en este contexto. Compact Dry cuenta con pruebas para detectar 16 diferentes patógenos y cuenta con certificaciones MicroVal, NordVal y AOAC. Buscando usar la tecnología al servicio de nuestros clientes, Compact Dry es el único producto en el mercado que cuenta con una App gratuita para smartphone que facilita el conteo de bacterias por medio de Inteligencia Artificial optimizando la operación del laboratorio.
Conscientes de todo lo anterior, en SOLAQ nos especializamos en pruebas rápidas especializadas para la industria de los alimentos, que además de ser eficaces y veloces, garantizan resultados precisos y conclusivos, esto permite respaldar la seguridad de los productos, sin sacrificar tiempo en pruebas y análisis. Entre nuestros productos destacan Compact Dry y ST-Tuve.
Otro de nuestros productos es ST-Tuve, el cual brinda resultados rápidos y confiables, muy sencillos de interpretar. Es apto para funcionar tanto en superficies, como en las manos de los manipuladores o hasta directamente en los alimentos, y permite detectar diferentes patógenos como Salmonella, E. coli, Staphylococcus aureus, entre otros. Proporciona resultados en un promedio de 12 a 24 horas, por lo cual posibilita cumplir con los acelerados tiempos de producción actuales.
Compact Dry es el método más sencillo y seguro para determinar y cuantificar microorganismos en productos alimenticios, materias primas y superficies. Compact Dry es una placa de medio cromogénico lista para usarse, que elimina las laboriosas tareas de preparación del medio y esterilización, a la vez que avala una eficaz detección microbiológica, lo cual permite anticiparse a cualquier situa-
En un mundo tan comunicado y que, paradójicamente, en lugar de detenerse parece acelerarse cada día más, cada segundo y minuto de una hora son por demás valiosos en la industria de los alimentos. Por ello recomendamos la aplicación de pruebas rápidas, que permitan cumplir con los tiempos de entrega y nos respalden a la hora de declarar nuestros productos como seguros.
Industria Alimentaria | Mayo 2021
SOLAQ es una empresa 100% mexicana. Enfocada en proveer pruebas de laboratorio para detectar patógenos, como coliformes y salmonella.
Tu prioridad: Prevenir riesgos a tiempo.
Nuestra industria está en constante movimiento. Nuestros clientes están más conectados que nunca y su punto de vista es cada vez más crítico, por lo cual nuestros estándares deben ser superiores. Enfocados en cumplir las regulaciones del gobierno que son cada vez más estrictas. ST-Tuve es la prueba que te ayuda a identificar a tiempo y de manera sencilla los riesgos por contaminación microbiológica.
Compact Dry es la prueba microbiológica más innovadora y fácil de usar en el mercado.
Con Solaq te ayudamos a prevenir las principales consecuencias de los problemas de calidad:
Perdidas económicas
Desprestigio
Consecuencias legales
Falta de Competividad
Problemas de Responsabilidad Social
Nos mantenemos a la vanguardia poniendo especial énfasis en la tecnología, por ello contamos con una app exclusiva que hace más eficaz el trabajo de laboratorio. (55) 5965-4630
contacto@solaq.com.mx
www.solaq.com.mx
TECNOLOGÍA
{22}
EVALUACIÓN DE CONCENTRACIONES DE METALES EN MATERIALES DE ENVASADO DE ALIMENTOS { Ali Durana, Mustafa Tuzena, y Mustafa Soylakb }
INTRODUCCIÓN El amplio empleo de nuevos materiales de envasado de alimentos ha provocado un aumento en la migración de metales peligrosos de estos productos a los alimentos envasados. Se utilizan ampliamente diversos materiales y el papel y los derivados del papel son de hecho una de las fuentes primarias (1). Durante los procesos de producción se utilizan catalizadores, estabilizadores térmicos, adhesivos, lubricantes, antioxidantes, pigmentos, agentes
blanqueadores, tintas de impresión y diferentes productos químicos (2) que pueden migrar de la superficie impresa a la superficie de contacto con los alimentos (3). Los diferentes tipos de papeles se producen mediante procesos de pulpa, blanqueo y tratamiento. Los productos de papel y cartón reciclados se producen a partir de fuentes como periódicos, revistas y cartones que se despulpan con agua y se limpian y destintan con tensioactivos (4-6).
{ a Universidad Tokat Gaziosmanpasa, Facultad de Ciencias y Artes, Departamento de Química, Turkía; b Universidad Erciyes, Facultad de Ciencias, Departamento de Química, Turkía }
Industria Alimentaria | Mayo 2021
{23}
TECNOLOGÍA Mayo 2021 | Industria Alimentaria
24 [ TECNOLOGÍA ] La legislación en el área de materiales y artículos en contacto con alimentos es muy compleja y está en constante progreso. En los Estados Unidos, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ha publicado sus propios ingredientes alimentarios y pautas de envasado para la industria (7-8). En Europa, la preocupación por el examen de los materiales de embalaje con respecto al contenido de sustancias tóxicas ha aumentado sustancialmente después de la introducción de la Directiva de la CE (94/62/CE), que limita el nivel de metales pesados tóxicos en los materiales de embalaje. (2, 9-11). La "cantidad máxima permitida de sustancia residual en el material o artículo expresada en mg por dm2 de la superficie en contacto con los alimentos" (QM), los límites de restricción para Cd, Pb y Hg fueron establecidos por el Consejo de Europa Resolu AP (9) para papel, cartón y artículos destinados a entrar en contacto con productos alimenticios. Los límites de calidad de restricción de QM (mg dm-2 de papel y cartón) son 0.002 mg dm-2 para Cd, 0,003 mg dm-2 para Pb y 0,002 mg dm-2 para Hg (9). Debido a las influencias negativas y positivas y a la importancia de los oligoelementos en el cuerpo humano (12-17), se han publicado muchos estudios científicos sobre la migración de contaminantes de los materiales de embalaje de papel a los alimentos y la evaluación de es-
TABLA 1. Condiciones de funcionamiento instrumental.
Industria Alimentaria | Mayo 2021
tos productos para alimentos directos o indirectos aplicaciones de contacto (18-25). Este artículo describe la determinación de Fe, Co, Ni, Mn, Cd, Cr, Pb y Cu en varios materiales de envasado de alimentos mediante la aplicación de estudios de migración. Quesos, comidas rápidas, carnes, dulces, postres, pescado, dulces con leche, pastas frescas, nueces mixtas, bagels, golosinas, aceitunas, barras de tarta de queso, budines, café, hamburguesas, salchichas y pizza son los alimentos estudiados con respecto a su contacto con los materiales de embalaje. El estudio de migración propuesto aquí es similar a los métodos oficiales reportados en la literatura (26-29).
EXPERIMENTAL Instrumentación
Se utilizó un espectrómetro de absorción atómica de llama Modelo 3110 (PerkinElmer, Inc., Shelton, CT, EE.UU.). Todas las mediciones se realizaron en una llama de aire-acetileno. Las condiciones operativas instrumentales se enumeran en la Tabla I. Los parámetros se establecieron según lo recomendado por el fabricante. Los límites de detección de los elementos analíticos para las determinaciones espectrométricas de absorción atómica de llama se dan en la Tabla II.
Elemento
Longitud de onda (nm)
Ancho
Lámpara actual (mA)
Fe
248.3
0.2
30
Co
240.7
0.2
39
Ni
232.0
0.2
30
Mn
279.5
0.2
20
Cd
228.8
0.7
8
Cr
357.9
0.7
12
Pb
283.3
0.7
15
Cu
324.8
0.7
15
[ TECNOLOGÍA ] 25 TABLA 2. Límites de detección de elementos analitos para la detección de FAAS.
Elemento
μg g-1)
Fe
1.0
Co
1.4
Ni
0.9
Man
2.9
Cd
0.02
Cr
0.7
Pb
2.4
Cu
0.2
Soluciones y reactivos estándar
Todos los reactivos eran de grado reactivo analítico a menos que se indique lo contrario. Las soluciones estándar de los analitos para la calibración se prepararon diluyendo una solución madre de 1000 mg L-1 del elemento analizado (E. Merck, Darmstadt, Alemania). El ácido acético utilizado para las pruebas de migración también fue de E. Merck. El material de referencia estándar (SRM) utilizado para comparar la precisión del método fue NIST SRM 1570a Oligoelementos en hojas de espinaca (Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología, Gaithersburg, MD, EE. UU.).
Procedimiento de migración
Se cortaron en pedazos exactamente 2 dm2 de superficie de contacto para cada muestra (los dos lados de las probetas de 1 dm2) y se mantuvieron en 100 mL de una solución de ácido acético libre de metales al 3% (v/v) durante 24 horas a 40 °C. Al final de este tratamiento, la solución líquida de contacto se analizó mediante llama AAS para la determinación de los metales analitos. Los datos se sometieron a un análisis estadístico y se produjeron matrices de correlación para examinar las interrelaciones entre las concentraciones de metales traza. Se empleó una prueba t de Student para estimar la significancia de los valores.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se obtuvieron los resultados de la prueba de migración (ácido acético al 3% v/v) para la determinación de Fe, Co, Ni, Mn, Cd, Cr, Pb y Cu. Los datos se expresaron como µg de metal pesado por g de muestra de papel y también como µg de metal pesado por dm2 de muestra de papel. La precisión del método presentado
Muestras de materiales de embalaje
Se obtuvo un total de 39 materiales diferentes de envejecimiento de envases de alimentos de distribuidores locales en la ciudad de Kayseri, Turquía. Antes del inicio de las pruebas de migración, cada muestra se cortó en cuadrados (10x10 cm) y se almacenó a 4 °C durante aproximadamente 6 horas. Luego se introdujeron en botellas de pesaje, se desecaron en un horno a 105 °C durante 2 horas hasta alcanzar un peso constante.
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
26 [ TECNOLOGÍA ] se evaluó mediante la determinación de oligoelementos en los oligoelementos en hojas de espinaca NIST SRM 1570a. Los resultados obtenidos mostraron que los valores estaban dentro o cerca de los valores certificados, lo que indica que hubo una buena concordancia. Las desviaciones estándar relativas de las determinaciones fueron inferiores al 10%. En este estudio se utilizó la prueba t de Student (p <0,05).
Concentraciones de Pb
El plomo (Pb) es un veneno ambiental ampliamente distribuido y cuando se usa en la fabricación de materiales de empaque es una fuente de contaminación de los alimentos. Por tanto, la monitorización de la concentración de Pb se vuelve fundamental. Según el Codex de Alimentos de Turquía, el contenido de Pb de cualquier papel en contacto directo con alimentos no puede exceder los 20 µg g-1 (29). Las concentraciones de Pb en este estudio estuvieron en el rango de 0.42-22.1 µg g-1 (0.41-11.8 µg dm-2). Algunas de las muestras investigadas tenían valores superiores al límite de calidad (3 µg dm-2) establecido por el Consejo Europeo (9). Sin embargo, el valor medio de las 39 muestras investigadas estuvo cerca de este límite de calidad. El envejecimiento del empaque de cartón para hamburguesas (muestra No. 26) a 11.8 µg
Industria Alimentaria | Mayo 2021
dm-2 tuvo valores cuatro veces más altos que el límite de calidad del Consejo Europeo. Esta alta concentración puede provenir de la tinta coloreada a base de plomo en el papel.
Concentraciones de Cd
El Consejo Europeo propuso el límite máximo de Cd para el papel y cartón de embalaje en 0.002 mg dm-2 (9). En este estudio, el contenido de Cd de todas las muestras estaba por debajo de ese límite. Los valores de Cd estaban en el rango de 0.04 a 3.09 µg g-1 (0.03 a 0.64 µg dm-2), con valores medios de 0.81 µg g-1 y 0.31 µg dm2.
Concentraciones de Cr
La ingesta diaria recomendada de Cr por el Consejo Nacional de Investigación, la Junta de Alimentos y Nutrición es de 50 a 200 µg (30,31). Los niveles de Cr encontrados en los materiales utilizados para este estudio oscilaron entre 0.23 y 4.10 µg g-1, con un valor medio de 1.45 µg g-1. Estos valores también son inferiores a los límites de referencia de superficie de 3.05 µg dm-2 proporcionados por el Consejo Europeo (9).
Concentraciones de Fe
La exposición a un exceso de Fe puede dar lugar a numerosas consecuencias patológicas, como
[ TECNOLOGÍA ] 27 cáncer colorrectal y enfermedades cardíacas (32). No hay un límite de Fe sugerido para los materiales envejecidos de los empaques de papel. El contenido medio de Fe de las muestras estudiadas fue de 36.9 µg g-1 y 13.9 µg dm-2. La FAO/OMS estableció un límite para la ingesta de metales pesados en función del peso corporal. Para un adulto promedio (60 kg de peso corporal), la ingesta diaria tolerable provisional (IDTP) es de 214 µg de Pb, 48 mg de Fe, 3 mg de Cu y 60 mg de Zn, respectivamente (33).
Concentraciones de Ni
Las concentraciones de Ni en las muestras estaban en el rango de 0.05–33.2 µg g-1 y 0.02–9.43 µg dm-2. No hay información disponible en la literatura sobre los niveles máximos permitidos de níquel. Sin embargo, la OMS (Organización Mundial de la Salud) recomienda una ingesta diaria máxima de 100 a 300 µg de Ni (34). Por lo tanto, los niveles de níquel que se encuentran en las muestras pueden considerarse que no representan un riesgo para la salud.
Concentraciones de Co
En la literatura, no hay información disponible sobre niveles seguros de cobalto en el papel de envasado de alimentos. La concentración máxima de Co para el material de envasado de queso probado en este estudio fue de 2.46 µg dm-2 (11,1 µg g-1), lo que indica que no existen problemas de seguridad para la salud por el contenido de cobalto de los materiales de envasado.
Concentraciones de Mn
El Instituto de Medicina de EE. UU. recomienda que la ingesta de manganeso procedente de alimentos, agua y suplementos dietéticos no supere el límite máximo diario tolerable de 11 mg día-1 (30). En nuestro estudio, los niveles de Mn estuvieron en el rango de 0.05101.9 µg g-1 con 4.61 µg dm-2 como el valor superficial medio, lo que indica que no existen preocupaciones de seguridad sanitaria para este tipo de material de empaque.
Concentraciones de Cu
Se ha estimado que el requerimiento dietético diario promedio de Cu en el ser humano adulto es de 3 mg (33). Se encontró que los valores de Cu en nuestro trabajo oscilaban entre 0.03 y 58.2 µg g-1, con un valor medio para la superficie de contacto de 3.39 µg dm-2, lo que indica que no existen problemas de salud y seguridad.
CONCLUSIÓN La industria alimentaria y los científicos se enfrentan a grandes dificultades en el intento de lograr el control de la migración de elementos tóxicos que se filtran a los alimentos desde sus respectivos materiales de envasado. Actualmente, solo se dispone de datos limitados para los niveles máximos permitidos de metales tóxicos. El Consejo Europeo ha establecido límites de restricción para el cadmio, el plomo y el níquel para los materiales y artículos de papel y cartón destinados a entrar en contacto con productos alimenticios. El Codex de Alimentos de Turquía tiene un reglamento sobre el contenido de plomo del papel de embalaje. Las muestras investigadas en este estudio muestran por debajo de las concentraciones máximas legales de Fe, Co, Ni, Mn, Cd, Cr y Cu, a excepción de Pb. Por tanto, en general, estos productos de envasado no presentan riesgos para la salud con respecto a las concentraciones máximas de metal. Sin embargo, los controles de rutina o incluso diarios con métodos oficiales deben estar disponibles y requeridos para una mayor precisión, facilidad y repetibilidad en el análisis de materiales de envasado de alimentos. Tomado de ResearchGate
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
NOTAS DEL SECTOR
{28}
DETRÁS DE ESCENA EN COCA-COLA: LA CLAVE PARA BEBIDAS DE ALTA CALIDAD Y CONSUMIDORES FELICES
Descubra cómo las pruebas de control de calidad microbiológico en Coca-Cola garantizan la seguridad del consumidor Abrir una lata de refresco puede tomar solo un segundo. Pero detrás de cada lata o botella de refresco hay un largo proceso de control de calidad altamente regulado que mantiene la integridad de la bebida y protege la salud del consumidor. En esta entrevista exclusiva de SelectScience, echamos un vistazo tras bastidores a Coca-Cola y aprendemos más sobre cómo se mantiene la calidad durante todo el proceso de fabricación.
“Llevo unos cinco años en Coca-Cola, México. Comencé como pasante y luego avancé a especialista en microbiología, y ahora soy gerente técnico de operaciones de campo”, afirma Zazil Sosa. Con un riguroso gobierno sobre la calidad y seguridad de sus productos, Sosa es responsable de la implementación de las estrategias técnicas de Coca-Cola en todo el país: “Brindo soporte técnico para todas nuestras regiones en México y me aseguro de que estos protocolos de control de calidad se implementen. "
susceptibles al deterioro. Las comprobaciones de control de calidad, realizadas en diferentes pasos del proceso de fabricación, aumentan la probabilidad de detectar incluso el más mínimo crecimiento microbiano. “Tenemos que revisar y asegurarnos de que todas las líneas de llenado de los sistemas de embotellado estén en óptimas condiciones para prevenir y mitigar cualquier riesgo para la salud de nuestros consumidores. También necesitamos mantener altos estándares regulatorios para todas las autoridades alimentarias internacionales”, señala Sosa.
El contenido de azúcar, los conservadores y la corta vida útil hacen que los refrescos sean
Dado que las bebidas no son estériles, la realización de controles microbiológicos avala la
Industria Alimentaria | Mayo 2021
{29}
En México, las empresas que poseen plantas embotelladoras de bebidas compran los concentrados patentados de Coca-Cola. Una vez que los embotelladores preparan la bebida
agregando agua, aromatizantes, carbonatación y otros ingredientes al concentrado, los productos finales están disponibles para la venta. Sin embargo, a lo largo de cada paso del proceso, cada una de estas 63 plantas embotelladoras debe realizar pruebas de calidad en el producto en proceso y finalizado.
NOTAS DEL SECTOR
seguridad del producto para el consumo humano. “Contamos con programas de calidad, seguridad y medio ambiente para asegurarnos de que nuestros productos cumplan con altos estándares. Hemos desarrollado indicadores clave para verificar si hay algún problema en el producto terminado o en las líneas de fabricación”, dice Sosa. "Si vemos algo, incluso una tendencia a la actividad microbiológica, inmediatamente tomamos medidas correctivas".
En Coca-Cola, los controles de calidad implican evaluar, analizar y generar informes para su portafolio de bebidas listas para beber a través de diversas técnicas que aseguran el cumplimiento de los estándares de seguridad alimentaria. “Uno de los procedimientos más comunes para analizar la microbiología de las bebidas es la técnica
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
30 [ NOTAS DEL SECTOR ] de filtración por membrana”, dice Jessica Benítez, analista de microbiología del equipo de Sosa. “Filtramos el líquido a través de una membrana de nitrocelulosa con porosidad de 0,45 μm, reteniendo los microorganismos presentes. Luego, esta membrana se coloca sobre un medio de cultivo y se incuba a una temperatura específica basada en los microbios objetivo. La prueba final es observar y medir cualquier crecimiento microbiano en estas membranas”, explica Benítez. Ejecutar los protocolos de control de calidad requiere materiales de partida que sean de alta calidad. “Sartorius ofrece materiales de gran calidad en sus filtros de membrana. Los filtros siempre se prueban para que podamos estar seguros de que son estériles y están listos para usar”, dice Benítez. “También contienen una capa adicional de protección, por lo que podemos manipular las membranas correctamente sin temor a contaminar nuestros medios de cultivo”. Para realizar estos controles de calidad, el equipo utiliza filtros de membrana de nitrato de celulosa estériles de Sartorius para las pruebas de microfiltración. “Recibimos muchas muestras de diferentes plantas del país. Entonces, usamos estas membranas a diario en nuestro laboratorio”, dice Sosa. Benítez añade: “Cada vez que necesitamos evaluar bebidas carbonatadas, agua embotellada o cualquier otra bebida que carece de pulpa o gomas, utilizamos estos filtros de membrana de Sartorius para asegurarnos de que nuestros productos estén libres de microbios patógenos y no patógenos”.
Junto con los filtros de membrana, el equipo también utiliza pipetas electrónicas Picus® para realizar pruebas de actividad microbiana. Cubriendo los elementos técnicos imprescindibles en el laboratorio, Benítez dice que: “Las pipetas Sartorius se encuentran entre mis tres elementos esenciales de laboratorio debido a su precisión y facilidad de uso, seguidas de nuestro microscopio, donde podemos visualizar los microorganismos con los que estamos tratando y, finalmente, por supuesto, nuestras incubadoras que proporcionan la temperatura adecuada para el crecimiento microbiano ". Con la salud del consumidor en el centro de estas pruebas, la línea de fabricación de ritmo rápido en Coca-Cola se monitorea de cerca, se controla cuidadosamente y se optimiza regularmente para cumplir con los estándares de seguridad en evolución. A la luz de la pandemia reciente, la adopción de procesos virtuales y digitales puede convertirse en la nueva normalidad en las plantas embotelladoras. Sosa agrega: "Para hacer que los procesos de control de calidad sean aún más eficientes, anticipo que tendremos pruebas más rápidas en el futuro, brindándonos información detallada sobre nuestros productos que luego podemos integrar digitalmente para el mantenimiento de registros y análisis de datos". Este artículo fue producido y publicado por Select Science, para ver el artículo completo: https://www.selectscience.net/editorial-articles/ behind-the-scenes-at-coca-cola-the-key-to-high-quality-drinks-and-happy?artID=53213
Industria Alimentaria | Mayo 2021
www.sartorius.com/en/products-es
Picus® y ® Picus NxT
Pipetas electrónicas Certificado acreditado de calibración en tres puntos (ISO 17025 e ISO 8655) que cumple con las regulaciones más estrictas. Reducen la tensión muscular gracias al botón de tacto suave cómodamente emplazado y a la eyección electrónica de la punta
TECNOLOGÍA
{32}
EL PAPEL DE LA BIOPELÍCULA BACTERIANA EN LA RESISTENCIA A LOS ANTIBIÓTICOS Y LA CONTAMINACIÓN DE LOS ALIMENTOS { Gedif Meseret Abebe }
INTRODUCCIÓN Biofilm es una asociación o comunidad microbiana adherida a diferentes superficies o ambientes bióticos o abióticos. Estas comunidades microbianas adheridas a la superficie se pueden encontrar en entornos alimentarios, médicos, industriales y naturales. La superficie de procesamiento de alimentos y alimentos se convierte en un entorno ideal para la formación de biopelículas donde hay suficientes nutrientes para el crecimiento y la adhesión microbianos. Por lo tanto, su formación en estas superficies, especialmente en la superficie de procesamiento, se convierte en un desafío para la seguridad alimentaria y la salud humana. Los microorganismos dentro de una biope-
lícula están encerrados dentro de una matriz de sustancias poliméricas extracelulares que pueden actuar como una barrera y recalcitrante para diferentes condiciones hostiles como desinfectantes, antibióticos y otras condiciones higiénicas. Por lo general, persisten y existen en entornos de procesamiento de alimentos donde se convierten en una fuente de contaminación cruzada y enfermedades transmitidas por los alimentos. Para mitigar su producción y desarrollar métodos de control, es mejor comprender los requisitos y mecanismos de crecimiento. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es proporcionar una descripción general del papel de las biopelículas bacterianas en la contaminación de los alimentos y enfatiza las formas de controlar su producción.
{ Universidad Wolaita Sodo, Colegio de Ciencias Computacionales y Naturales, Departamento de Biología, Wolaita Sodo, Etiopía }
Industria Alimentaria | Mayo 2021
{33}
TECNOLOGÍA Mayo 2021 | Industria Alimentaria
34 [ TECNOLOGÍA ]
INTRODUCCIÓN La contaminación de los alimentos por patógenos transmitidos por los alimentos es un grave problema de salud pública que puede causar enfermedades transmitidas [1], las cuales continúan siendo un problema y se estima que 600 millones de personas enferman anualmente [2, 3]. La contaminación de los alimentos puede ocurrir durante cualquier paso en el continuo de la granja al tenedor de fuentes ambientales, animales o humanas y causar intoxicación y enfermedades transmitidas por los alimentos [4]. La formación de biopelículas por patógenos transmitidos por los alimentos es un evento inevitable y se convierte en una fuente de contaminación de los alimentos. La formación de biopelículas bacterianas se considera un estilo de vida microbiano emergente y predominante en entornos naturales y artificiales y se produce en todos los tipos de superficies [5, 6]. El biofilm es una de las formas de vida más extendidas y exitosas en la Tierra [7]. En la naturaleza, los microorganismos co-
Industria Alimentaria | Mayo 2021
múnmente existen al abrigo de biopelículas altamente hidratadas que crean un ambiente propicio para que las células se adhieran entre sí y sobre todo tipo de superficies [8]. Los microorganismos dentro de esta comunidad producen una matriz similar al cemento que puede actuar como “superpegamento biológico” [9], para fijarse o atrapar diferentes superficies bióticas o abióticas. Por lo general, la biopelícula es una comunidad de microorganismos adheridos a la superficie que se incrustan y crecen en una matriz autoproducida de sustancias poliméricas extracelulares [10]. Los entornos de alimentos y procesamiento de alimentos son los mejores lugares para la unión microbiana y la formación de biopelículas. Los microorganismos patógenos pueden adherirse a las superficies de los alimentos, crecer en ellos y formar una biopelícula que aumenta el riesgo de seguridad alimentaria [11]. El saneamiento deficiente de las superficies en contacto con los alimentos, los equi-
[ TECNOLOGÍA ] 35
pos y los entornos de procesamiento ha sido un factor que ha contribuido a los brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos, especialmente las relacionadas con Listeria monocytogenes y Salmonella [5]. Las prácticas de limpieza insuficientes e ineficaces pueden hacer que los residuos de alimentos permanezcan en el procesamiento de alimentos y puedan facilitar la adhesión de bacterias y la formación de biopelículas [6]. Estas superficies con comunidades microbianas adherentes son difíciles de desinfectar adecuadamente ya que las células dentro de una biopelícula son persistentes o tolerantes a las condiciones higiénicas [12]. La producción de biopelículas y su persistencia en diferentes superficies relacionadas con los sectores alimentario, y de otro tipo serían reservorios de muchos patógenos infecciosos [13]. Diversos microorganismos pueden crecer en las matrices alimentarias y junto con las infraestructuras de la industria alimentaria, y este crecimiento puede dar lugar a biopelículas [14, 15]. Por tanto, las biopelículas formadas en estas superficies son la principal causa de contaminación del producto final. Una vez que se forma la biopelícula, será difícil erradicarla de estas superficies. Una vez más, esto podría ser una fuente de transmisión de enfermedades y reducir la vida útil y la calidad de los alimentos [16, 17]. Además, el modo de crecimiento de la biopelícula induce la resistencia microbiana a la desinfección, lo que puede generar importantes problemas económicos y de salud [18]. Por ejemplo, una investigación realizada sobre Listeria monocytogenes indica que su resistencia a los biocidas y su capacidad para cooperar con otras especies formando comunidades heterogéneas permitieron a esta bacteria sobrevivir y luchar dentro de las áreas industriales [19].
Los alimentos contaminados podrían ser un problema grave para la calidad, la seguridad, la salud pública y el impacto económico de los alimentos [16]. Por ejemplo, la adherencia a patógenos en la superficie de la carne causa contaminación de la carne, lo que lleva a la recolección del producto en el mercado y causa enormes pérdidas económicas a nivel industrial y nacional [2, 20, 21]. La contaminación de los alimentos y las enfermedades transmitidas por los alimentos ejercen presión sobre los países en desarrollo, especialmente en los lactantes, los niños y otras comunidades susceptibles y también ejercen una carga sobre los mercados locales y mundiales [22]. La contaminación de los alimentos no solo conduce a crisis económicas, sino también a la seguridad alimentaria, que es el criterio principal en nuestro mercado en expansión [23]. Por lo tanto, la enfermedad y la muerte por enfermedades causadas por alimentos contaminados son una amenaza continua para la salud pública y un impedimento importante para el desarrollo socioeconómico en todo el mundo [24]. Generalmente, el sector alimentario es un tema delicado que puede provocar el pánico en la industria alimentaria si los alimentos están contaminados. La aparición de resistencia a los antimicrobianos es un desafío cada vez mayor en la salud pública en todo el mundo [25]. Las bacterias formadoras de biopelículas están incrustadas en una matriz y adquieren propiedades que las hacen altamente tolerantes a los antibióticos, la luz ultravioleta, los biocidas químicos, la respuesta inmune del huésped y otras tensiones externas [26-30]. El biofilm puede proteger a los microorganismos de condiciones ambientales adversas como temperaturas y
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
36 [ TECNOLOGÍA ] pH extremos, alta salinidad y presión, nutrientes pobres, antibióticos, etc., actuando como una barrera [31]. Las barreras estructurales, junto con las células persistentes dentro de la biopelícula, juegan un papel decisivo en la resistencia a los antibióticos [32]. Como indican los informes, las infecciones relacionadas con biopelículas son difíciles de administrar y no se curan fácilmente [33]. En consecuencia, la prescripción de antibióticos no resolverá ni eliminará la infección relacionada con la biopelícula debido a su tolerancia a los antibióticos y su mutación genética [34]. La biopelícula se considera ahora una causa principal de infección crónica y las bacterias resistentes a los antibióticos son prevalentes en forma de biopelícula [35]. Actualmente, se cree que más del 80% de las enfermedades infecciosas crónicas son causadas por biopelículas, y se sabe que los antibióticos convencionales son inadecuados para erradicar estas infecciones mediadas por biopelículas [30]. Como informaron Brackman y Coenye [36], la terapia antimicrobiana a menudo no logra erradicar la biopelícula del sitio de infección. En general, la resistencia a los antibióticos ha surgido a un ritmo alarmante y se convierte en un problema de salud pública cada vez mayor. Este problema se ve agravado por la formación de biopelículas que crea una tolerancia bacteriana adicional a los agentes antimicrobianos [35].
Etapas del desarrollo de biopelículas
El biofilm es una asociación de microorganismos que están firmemente adheridos a la superficie biótica o abiótica, encerrados dentro de una matriz de sustancia polimérica extracelular (EPS), y que pueden mostrar un nuevo carácter con respecto a la expresión génica, síntesis de proteínas, tasa de crecimiento y actividades metabólicas [ 44, 45]. La producción de biopelículas puede verse influenciada por una serie de factores, como las condiciones de la superficie, los factores de crecimiento químicos y físicos, las estructuras celulares y cualquier otro desafío. La interacción entre estos y otros factores determina su destino [46]. El cambio estructural y fisiológico tiene lugar después de que las células se han adherido a las superficies acondicionadas. Las sustancias poliméricas estructurales producidas actúan como barrera [31] y evitan la entrada de antibióticos y agentes desinfectantes. El crecimiento de células bacterianas dentro de la biopelícula es muy lento y produce células persistentes que pueden sobrevivir a condiciones hostiles como la exposición a antibióticos y otros biocidas [6, 33]. Las células microbianas dentro de una biopelícula están muy cerca unas de otras para que
Industria Alimentaria | Mayo 2021
[ TECNOLOGÍA ] 37
puedan comunicarse a través de sustancias químicas que les permitan coordinarse y responder a cualquier señal ecológica, ambiental y relacionada con el hospedador [49]. Según Oliveira et al.,la formación de biopelículas se considera comúnmente como una empresa cooperativa, en la que las cepas y las especies trabajan juntas para un objetivo común [50]. Para esta actividad cooperativa, debe haber comunicación de célula a célula. Este es un mecanismo de comunicación de célula a célula dentro de la comunidad microbiana que se conoce como detección de quórum en el que los microorganismos utilizan señales como la acil homoserina lactona (AHL) en las bacterias Gram negativas, el péptido autoinductor (AIP) en las bacterias Gram positivas y el autoinductor-2 (AI-2) en bacterias Gram-negativas y positivas para un propósito diferente [36, 51]. El sistema de detección de quórum (QS) es un mecanismo mediante el cual las bacterias regulan el perfil de expresión génica de acuerdo con el tamaño de la población microbiana, provocando la formación de diferentes formas de biopelícula [7]. En general, la detección de quórum es un proceso mediante el cual las bacterias producen y detectan moléculas de señal y, por lo tanto, coordinan su comportamiento de manera dependiente de la densidad celular [36]. Además
de la comunicación, estos estrechos contactos con las comunidades microbianas les permiten intercambiar material genético, e incluso la frecuencia de transferencia de genes es alta en comparación con su forma libre [52]. Por lo tanto, la transferencia horizontal de genes microbianos y la formación de biopelículas están interrelacionadas [53]. Para la formación de biopelículas, los microorganismos deben pasar de su forma libre a una forma sésil que requiere cambios fisiológicos y estructurales escalonados [47, 54]. Además, estos procesos dinámicos y escalonados comprenden (a) adhesión inicial o reversible en la superficie acondicionada, (b) adhesión irreversible (c), microcolonia o desarrollo temprano de la estructura de la biopelícula, (d) maduración de la biopelícula que forma un hongo o estructura de torre, y (e) dispersión o desprendimiento en el que las células se desprenden de la matriz y vuelven a su forma libre original [47, 55]. Accesorio inicial o reversible. La unión a la superficie bacteriana representa un punto de inflexión desde la vida planctónica al modo de biopelícula [56]. La adhesión reversible implica una interacción de microorganismos planctónicos con una superficie acondicionada [5759]. Pero la interacción es muy débil, lo que
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
38 [ TECNOLOGÍA ] involucra a van der Waals, fuerzas electrostáticas e interacciones hidrofóbicas. Se ha informado que la fijación será mejor en superficies rugosas, hidrófobas y recubiertas con diferentes sustancias orgánicas [44]. Las estructuras bacterianas como las fimbrias, los pili y los flagelos fortalecen la interacción entre las bacterias y la superficie de unión [60]. Generalmente, los apéndices celulares implicados en la unión reversible y las bacterias en esta etapa se comprometen con el estilo de vida de la biopelícula o abandonan la superficie y regresan al estilo de vida planctónico [56]. Apego irreversible. En esta etapa, los organismos débilmente unidos consolidan el proceso de unión produciendo sustancias poliméricas extracelulares que forman complejos con materiales de superficie y/o ligandos específicos de receptores ubicados en pili, fimbrias y fibrillas o ambos [57-59]. Después de que los microorganismos se adhieren a superficies permisivas y preacondicionadas, la célula inicia una adhesión irreversible y se acumula como agrupaciones de células de varias capas [61]. Como han revelado estudios recientes, la formación de biopelículas se inicia con una capa de sustancias poliméricas (EPS) en la que las células microbianas pululan en la superficie con el subsiguiente crecimiento de la biopelícula [62]. Durante este paso, se han producido una serie de cambios fisiológicos y estructurales, como la falta de movilidad de las células adheridas [58]. Formación de microcolonias. Las células microbianas incrustadas dentro de la matriz extracelular experimentan un crecimiento comunitario coordinado que conduce a la formación de microcolonias. Según Dunne, la formación de microcolonias es el resultado de la agregación y el crecimiento simultáneos de microorganismos y va acompañada de la producción de EPS [57]. Las microcolonias que son unidades básicas de biopelícula están compartimentadas por canales con diferentes microambientes distintos [29] (Figura 1). Una vez que las células
Industria Alimentaria | Mayo 2021
están firmemente adheridas a las superficies conductoras, aparecerán numerosos microorganismos y secretarán sustancias poliméricas que pueden actuar como un "pegamento" para fijar microorganismos en diferentes superficies. Después de estos eventos secuenciales, se producen microcolonias. Maduración de biopelículas. Si las condiciones son adecuadas para un crecimiento y diferenciación suficientes, una biopelícula puede convertirse en estructuras de biopelícula maduras tridimensionales y espacialmente bien organizadas [61], como estructuras en forma de hongo o torre intercaladas con canales llenos de líquido en los que se encuentran nutrientes, oxígeno y elementos esenciales que pueden difundirse y circular en cada microambiente [51] (Figuras 1 y 2). El desarrollo de la biopelícula es un comportamiento grupal cooperativo mediado por señales químicas dependientes de la densidad liberadas por poblaciones bacterianas incrustadas en una matriz extracelular autoproducida [63]. Este mecanismo de señalización se conoce como detección de quórum, que se utiliza para comunicar y orquestar los comportamientos del grupo, incluida la secreción del factor de virulencia y la formación de biopelículas [64, 65]. La detección de quórum activa la maduración y el desmontaje de la biopelícula de forma coordinada [63]. Generalmente, la señalización de célula a célula juega un papel tremendo en la unión y desprendimiento de células de la biopelícula [66]. Dispersión de biopelículas. La formación de biopelículas es un proceso cíclico en el que las células bacterianas se desprenden de la biopelícula madura y entran en su modo de vida anterior, es decir, estado planctónico. Como se sabe, las células bacterianas desprendidas buscarán nuevas superficies para adherirse y comenzar una nueva ronda de formación de biopelículas. En este paso, las células microbianas decidirán basándose en las señales ambientales si viven juntas o se “desmoronan” [46]. Desde el punto
[ TECNOLOGÍA ] 39 de vista de la contaminación de los alimentos, este paso es importante para diseminar microorganismos en los productos alimenticios. Las células de la biopelícula se pueden separar de las células en crecimiento activo o del entorno privado, la comunicación o la eliminación de agregados. Se ha informado que la limitación de nutrientes obliga a los microorganismos a buscar nuevos entornos [29, 46].
Biofilm y su impacto en la contaminación de los alimentos
La contaminación de los alimentos por microorganismos patógenos ha sido un problema crítico de salud pública y una causa de enormes pérdidas económicas en todo el mundo [4]. La biopelícula microbiana contiene bacterias que estropean los alimentos y que causan enfermedades y da como resultado una contaminación posterior al procesamiento que reduce la calidad y la vida útil de los productos y podría ser un medio para la transmisión de enfermedades [87-89]. Por ejemplo, Escherichia coli O157: H7 adherida a las superficies de contacto con la carne que se encuentran en las instalaciones de fabricación de carne puede servir como una fuente de contaminación cruzada [90]. Entre muchos patógenos, Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa son capaces de construir la biopelícula en materiales y equipos [91]. Friedlander y col. informó de que las bacterias formadoras de biopelículas, que colonizan las superficies de los equipos en la industria láctea, pueden afectar negativamente a la seguridad y calidad de la leche y sus productos [92]. Se supone que la producción de biopelículas por bacterias como Listeria monocytogenes es una de las formas que confieren su mayor resistencia y persistencia en la cadena alimentaria [93]. La formación de biopelículas en superficies bióticas y abióticas es un peligro potencial, que contribuye a la circulación constante de patógenos en las condiciones de producción de alimentos y contaminación de los alimentos [94]. Las bacterias patógenas penetran en las zonas de pro-
ducción de alimentos y pueden permanecer allí en forma de biopelícula que cubre las superficies de máquinas y equipos [95]. Por lo tanto, la formación de biopelículas por bacterias patógenas conduce a graves problemas de contaminación en alimentos, procesamiento de alimentos y otras áreas que afectan directamente la salud y la vida humana [10, 96]. Desde el punto de vista higiénico, la unión de microorganismos patógenos a superficies en contacto con los alimentos puede generar problemas potenciales de saneamiento, ya que persiste durante largos períodos en condiciones hostiles y es un depósito de contaminación [16, 23, 96, 97]. En una investigación realizada sobre Cronobacter sakazakii, se ha informado que esta bacteria es capaz de adherirse a diferentes superficies como silicio, látex, policarbonato, acero inoxidable, vidrio y cloruro de polivinilo (PVC). La formación de biopelículas en las superficies de acero inoxidable de las plantas procesadoras de alimentos, que conduce a brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos, es posible mediante la unión y el confinamiento de patógenos dentro de cavidades a microescala de rugosidad superficial (ranuras, raspaduras) [98]. La adhesión de microorganismos a la superficie de preparación de alimentos podría permitir que los microorganismos formen biopelículas y se conviertan en una fuente de contaminación [87]. Generalmente, el crecimiento de bacterias patógenas como Escherichia coli O157: H7 y Salmonella enterica puede resultar en contaminación cruzada de las superficies de procesamiento de alimentos a los productos alimenticios [8]. Además de ser la fuente de contaminación, las biopelículas también reducen la eficiencia de la producción y los materiales utilizados en el procesamiento de alimentos [99]. Las biopelículas incrustadas en las sustancias poliméricas extracelulares protectoras (EPS) son difíciles de eliminar en las instalaciones de producción de alimentos [100]. Por lo tanto, deben existir métodos apropiados para prevenir, reducir, controlar y erradicar la formación de biopelículas en las superficies de procesamiento y alimentos.
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
40 [ TECNOLOGÍA ] Prevención de la formación de biopelículas bacterianas en superficies de procesamiento de alimentos
La biopelícula tiene un impacto perjudicial sobre la resistencia a los antibióticos y la contaminación de los alimentos [61]. Los microorganismos patógenos formadores de biopelículas son un problema importante de salud pública que es tolerante o recalcitrante al desinfectante [12, 23]. La prevención de la formación de biopelículas en la industria es un paso crucial para cumplir con el requisito de un producto seguro y de alta calidad. Sin embargo, es difícil prevenir o erradicar prácticamente su formación en los alimentos y el entorno de procesamiento de alimentos de una vez por todas [101]. Para controlar la calidad e inocuidad de los alimentos, se deben establecer principios rectores básicos que tengan como objetivo el seguimiento y verificación de todos y cada uno de los pasos como las Buenas Prácticas de Fabricación (BPF) y el Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (HACCP) y la Limpieza en Lugar (CIP) [29]. Estos principios son fundamentales para inspeccionar las fallas tempranas en el procesamiento y la producción de alimentos para que se tomen medidas inmediatas sin pérdida de producto, economía y tiempo. La mayoría de los enfoques de reme-
Industria Alimentaria | Mayo 2021
diación de biopelículas implican agentes antibiofilm que se dirigen a las etapas tempranas de la formación de biofilm o agentes de dispersión de biofilm que alteran la comunidad celular de biofilm [74]. Se espera que estos agentes eviten la formación de biopelículas en la etapa "infantil". Por ejemplo, la utilización de agua ácida electrolizada tiene como objetivo romper la matriz microbiana y se selecciona como un agente desinfectante prometedor en el sector alimentario [100]. Las moléculas pequeñas como los compuestos antivirulencia, los compuestos antibiofilm, las aril rodaninas, los quelantes, la N-acetilcisteína y otros pueden actuar como antibiofilm para inhibir la formación de biofilm [71]. El uso de estrategias de biocontrol como las bacteriocinas y las enzimas se considera importante para el mantenimiento de sistemas libres de biopelículas para la calidad y seguridad de los alimentos [13, 102-104]. De manera similar, se han sugerido y utilizado diferentes métodos para prevenir y controlar la formación de biopelículas, como modificaciones de la superficie, inhibición de la señal celular, tratamientos químicos, tratamientos con plasma no térmico y el uso de biosurfactantes [13, 103]. Por ejemplo, Brackman y Coenye [36] sugirieron inhibidores de detección de quórum como agentes antibiofilm prometedores. Los otros métodos empleados para prevenir o reducir la formación de biopelículas son la desinfección. Los aparatos utilizados en las industrias deben limpiarse y desinfectarse adecuadamente, lo que evitaría el crecimiento de microorganismos [23]. Sin embargo, la desinfección de las superficies y los entornos en contacto con los alimentos es difícil debido a la resistencia al desinfectante y desinfectante de las bacterias asociadas a la biopelícula. Por lo tanto, para superar este problema, el uso y la selección apropiados de detergentes y desinfectantes junto con métodos físicos pueden aplicarse de manera adecuada para controlar la formación de biopelículas en superficies en contacto con alimentos [103]. También hay enfoques alternativos como el aceite esencial y los bacteriófagos
[ TECNOLOGÍA ] 41 probados como una opción para la desinfección de superficies en contacto con alimentos contaminadas con microbios [21, 105, 106]. Sadekuzzaman et al. También enviaron una recomendación similar para utilizar métodos y estrategias novedosos que superen los métodos convencionales, como los métodos físicos y químicos, desinfectantes o desinfectantes, etc. [104]. Por ejemplo, los péptidos antimicrobianos son eficaces y se utilizan para inhibir la formación de biopelículas mediante los siguientes mecanismos: (a) desmantelar la membrana que incorpora las células bacterianas, (b) inhibir sus redes de comunicación o sistemas de señalización [107], (c) interrumpir matriz polimérica, (d) bloqueo del sistema alarma para prevenir una respuesta bacteriana, y (f) regulación a la baja de genes críticos para la formación de biopelículas [108]. Hallazgos similares mostraron que tanto compuestos naturales como análogos sintéticos fueron utilizados y fueron efectivos para prevenir la formación de biopelículas por extinción de quórum [76, 109].
CONCLUSIÓN Los alimentos pueden estar contaminados por diferentes microorganismos y convertirse en un vehículo de intoxicación y patógenos transmitidos por los alimentos. La contaminación de los alimentos se ha atribuido a las biopelículas, que son comunidades microbianas que viven juntas y que pueden adherirse a superficies bióticas y abióticas. Una vez que se adhieren irreversiblemente a estas superficies, desarrollan estructuras maduras que actúan como una barrera contra el desinfectante y otros agentes. En consecuencia, serán una fuente de postcontaminación en etapas posteriores y resistentes a las duras condiciones ambientales como el desinfectante. La superficie en la que se pueden procesar los alimentos debe limpiarse y desinfectarse con frecuencia utilizando desinfectantes adecuados y efectivos que puedan alterar las células microbianas y su adherencia a las super-
ficies y entornos de los alimentos. La naturaleza de la superficie en la que se pueden procesar los alimentos también es fundamental para la formación de biopelículas. Por lo tanto, es mejor diseñar materiales apropiados usando tecnología que reduzca la adherencia microbiana y sea propicia para la limpieza. Además de aplicar desinfectantes y otros agentes, también es mejor comprender sus genes que están involucrados en la codificación de las superficies de las células microbianas que son importantes para la unión. El otro tema crítico en la formación de biopelículas microbianas es la intercomunicación molecular o la comunicación con sus familias mediante la liberación de moléculas de señalización que pueden alarmar a otros para que sobrevivan en entornos hostiles. nosotros, deben desarrollarse métodos apropiados para bloquear sus sistemas de comunicación. Los microorganismos formadores de biopelículas presentan un grave problema en el sector médico. Las bacterias formadoras de biopelículas están encerradas en una matriz que les permite excluir los antibióticos y la respuesta inmune del huésped. Además de tener barreras estructurales, las bacterias formadoras de biopelículas pueden sufrir cambios fisiológicos, como una tasa de crecimiento lenta y la producción de células persistentes. En estas ocasiones, los antibióticos no pueden inhibir, matar o erradicar estas células persistentes y de crecimiento lento que se encuentran dentro de la matriz del biofilm. Por lo tanto, las infecciones crónicas causadas por biopelículas a menudo son difíciles de tratar de manera eficaz, en parte debido a la resistencia de los biofilms a la terapia antimicrobiana. En general, la resistencia a los antimicrobianos junto con la formación de biopelículas se convierte en un problema creciente e insoluble en el sector de la salud y la seguridad alimentaria. Tomado de Hindawi International Journal of Microbiology
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
ACTUALIDAD
{42}
ENVASES DE METAL: AL FRENTE DE LA LUCHA CONTRA EL DESPERDICIO DE ALIMENTOS Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medioambiente, en el mundo se desperdicia cada año aproximadamente un tercio de los alimentos producidos, más de 1300 millones de toneladas. Esto no solo supone un gran desperdicio de recursos, sino que también tiene un impacto significativo en las emisiones de gases de efecto invernadero: los alimentos desperdiciados a nivel mundial representan 3300 millones de toneladas métricas de emisiones anuales de dióxido de carbono. Para poner este dato en perspectiva, si el desperdicio de alimentos fuera un país, sería el tercer mayor productor de gases de efecto invernadero (GEI) del mundo, después de China y EE UU1.
Gran parte de los alimentos que se desperdician podría aprovecharse mejor si evolucionaran los procesos de fabricación, las actitudes y el planteamiento general ante este grave problema. El desperdicio de alimentos implica un derroche de la energía, el agua, los nutrientes del suelo y los recursos naturales que se utilizan para cultivar, envasar, transportar y comercializar esos alimentos2, algo que mucha gente no tiene en cuenta. Esto es especialmente cierto para los consumidores, que puede que se sientan muy alejados del proceso de cultivo cuando compran los alimentos principalmente en supermercados.
Industria Alimentaria | Mayo 2021
{43}
ACTUALIDAD Mayo 2021 | Industria Alimentaria
44 [ ACTUALIDAD ] Aparte del evidente aspecto económico, la estadística más importante y de mayor trascendencia es que una de cada nueve personas en todo el mundo no tiene suficiente comida para llevar una vida saludable. Esto es particularmente difícil de entender si tenemos en cuenta que los alimentos que se desperdician solo en Estados Unidos y Europa aliviarían el hambre de esos 1500 millones de personas que viven en la pobreza en todo el mundo. Para poner esto en una perspectiva más amplia, las estadísticas nos muestran que3: •
Casi la mitad de las frutas y hortalizas que se producen en Europa no se consumen.
• En EE UU, dos tercios de los alimentos se desperdician debido al deterioro.
Industria Alimentaria | Mayo 2021
• Se desechan 1.3 millones de toneladas métricas de alimentos mientras aún están en el envase. • Una familia promedio del Reino Unido desperdicia alimentos por valor de 400 libras esterlinas cada año.
El envasado como herramienta de prevención de residuos
En los últimos años, los envases han tenido cierta mala prensa, ya que lo que las marcas buscan es aligerar y reducir los envases de sus productos. Pero cabe destacar que, de hecho, el envasado puede contribuir de forma significativa a la reducción del desperdicio de alimentos. Esta conclusión, junto con el hecho de que el desperdicio de alimentos en realidad puede tener un mayor impacto en el medio ambiente que
[ ACTUALIDAD ] 45 los residuos de envases, se basa en un estudio de investigación realizado por la Dra. Lilly Da Gama, consultora en materia de desperdicio de alimentos y fundadora de The Food Waste Doctor. El estudio anima a las marcas a que, a la hora de seleccionar formatos para alimentos y bebidas, tengan en cuenta tanto los residuos de los alimentos como los de envases. Si observamos el trayecto de un producto desde la línea de producción hasta el punto de venta, veremos que el envase contiene y protege de manera eficiente los alimentos y bebidas, desempeña un papel fundamental a la hora de mantener la frescura, el sabor, el valor nutricional y la seguridad y prolonga la duración. Por último, el envasado permite controlar las raciones, lo que también puede contribuir a reducir el desperdicio de alimentos. Los envases de metal, por ejemplo, ofrecen una gran versatilidad en cuanto a tamaño, lo que permite a las marcas fabricar productos de la misma calidad superior, independientemente de que se vendan en envases individuales o en tamaño familiar. Esto ayuda a los consumidores a minimizar el desperdicio y les brinda la opción de comprar de acuerdo con sus necesidades. Esta versatilidad también se puede extender a la ergonomía: un envase que sea más fácil de agarrar o de abrir para los menos diestros puede evitar derrames innecesarios. El metal es además increíblemente robusto y fiable, y ofrece el envase más resistente y a prueba de manipulaciones del mercado. Su fuerza le permite soportar procesos como la esterilización por calor, y retiene eficazmente los nutrientes hasta su consumo, mientras que los productos frescos pierden sus nutrientes desde el momento en que se cosechan.
Los beneficios de los envases de metal
Al ser un formato de envase que se cierra herméticamente, las latas mantienen lo bueno
dentro y lo malo fuera. Tanto la luz como el oxígeno son factores clave para la degradación prematura de los alimentos y bebidas, y la lata proporciona una barrera totalmente impenetrable contra ambos. Además, en el procesamiento de alimentos, el enlatado destruye varios patógenos y desactiva enzimas que de otra forma podrían causar un deterioro continuo del contenido. Este formato cuenta con un historial de seguridad sin precedentes en términos de enfermedades transmitidas por alimentos. Los beneficios también son claros para las bebidas. La cerveza artesanal, por ejemplo, a menudo tiene una vida útil más corta que las alternativas producidas en masa, por lo que se beneficia enormemente de las cualidades de barrera del metal para llevar el producto hasta el consumidor tal como fue concebido. Asimismo, la diferencia entre la vida útil de los tomates enlatados en comparación con los frescos es de varios años.
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
46 [ ACTUALIDAD ]
El impacto de las latas en el desperdicio de alimentos
Para reducir el desperdicio de alimentos, los formatos de envasado que contribuyen a prolongar la vida útil, como la lata, pueden tener un gran impacto. Una investigación realizada por Crown en colaboración con la Universidad de Delaware calculó el impacto que tienen los envases de metal en la reducción del desperdicio de alimentos en América del Norte. El estudio se centró en las frutas y verduras, debido al alto porcentaje de pérdida de este tipo de alimentos (alrededor de un 50 % de media), y examinó la cantidad de pérdidas que se producen cuando los alimentos se envasan frescos (refrigerados), congelados y enlatados. Los resultados fueron interesantes y, para muchos de los productos examinados, las variedades enlatadas tuvieron la estimación de pérdidas de consumo más baja. A continuación se muestran dos ejemplos:
Industria Alimentaria | Mayo 2021
Maíz dulce: Fresco = 32 % de pérdida / Congelado = 36 % de pérdida / Enlatado = 7% de pérdida Melocotones: Frescos = 42 % de pérdida / Congelados = 35 % de pérdida / Enlatados = 8 % de pérdida Además, se desperdició cinco veces menos de piña en comparación con la fresca y congelada, y se presentaron datos similares para muchos otros alimentos. Solo en EE UU, el desperdicio de frutas y verduras asciende a unos 50,000 millones de dólares al año, pero si se envasaran en latas de metal, el país podría, en teoría, ahorrar unos 340 millones de litros de alimentos. Esta cifra, una vez extrapolada, significa que las latas de metal para alimentos podrían ahorrar más de mil millones de litros de alimentos a nivel mundial.
[ ACTUALIDAD ] 47 Las latas aportan beneficios ambientales
Sin duda, el enlatado ahorra energía y recursos, y el envase en sí es sostenible sin esfuerzo. La industria mundial de envases metálicos ahorra unos 110 millones de gigajulios (GJ) en comparación con los mismos productos refrigerados y, sorprendentemente, unos 500 millones de GJ en comparación con el producto congelado. Un GJ equivale a un barril de petróleo y, según el consumo medio de electricidad, podrían alimentarse unos 34 millones de hogares en todo el mundo con la energía ahorrada por el sector de envases de metal al utilizar latas para conservar los alimentos, en lugar de congelarlos. En cuanto al transporte, las latas de metal se pueden apilar de forma eficiente, se pueden transportar a temperatura ambiente y requieren tres veces menos de energía que la que se necesita para transportar y almacenar productos congelados. Además, el transporte de alimentos frescos consume el doble de energía que el transporte de alimentos enlatados. Por último, el material en sí es un factor clave para la economía circular. El metal es infinitamente reciclable sin pérdida de propiedades, y la infraestructura existente para garantizar que se mantenga en el circuito de material es excelente en todo el mundo. Se estima que el 80 % del aluminio y del acero extraídos en el mundo todavía se utiliza en la actualidad4, por lo que es el formato de envasado que funciona desde el inicio hasta el final de la cadena de suministro.
fresco, particularmente si hay un exceso de producto, o simplemente para ofrecer alternativas de porciones individuales, además de las opciones habituales, para ciertas frutas u hortalizas, el metal cuenta con las credenciales necesarias para cumplir con su cometido. Hay mucho en juego, pero si hacemos algunos cambios, podremos combatir el hambre en el mundo, incrementar los ingresos, mejorar el nivel y la calidad de vida de los que viven en la pobreza y mejorar la seguridad alimentaria a nivel mundial. Y además de todo esto, contribuiremos a la protección de nuestro medioambiente. En resumen, cuando se necesita un envase, el metal tiene todo el sentido. h t t p s : / / w w w. b b c . c o m / f u t u r e / a r t i cle/20200224-how-cutting-your-foodwaste-can-help-the-climate 2 www.wrap.org.uk 3 http://w ww.fao.org/news/stor y/en/ item/74192/icode/ 4 Metal Packaging Europe (https://metalpackagingeurope.org/article/metal-packaging-true-circular-economy) 1
Tomado de Interempresas
Causar impacto
No existe una solución fácil para el problema del desperdicio de alimentos en todo el mundo, pero si se centran en envases sostenibles y sensatos para reducir la cantidad de alimentos que desperdician, los consumidores pueden causar un gran impacto. Ya sea para enlatar el maíz en lugar de venderlo
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
NOTAS DEL SECTOR
{48}
UN ALMIDÓN DE ARROZ DE ETIQUETA LIMPIA Y DE ALTO RENDIMIENTO
El interés por un estilo de vida saludable y la conciencia del impacto de una nutrición saludable para la salud en general incluso ha aumentado debido a la pandemia. Las últimas cifras muestran que casi tres cuartas partes de los consumidores de todo el mundo planean comer y beber de manera más saludable como resultado de la pandemia de coronavirus. Incluso antes de que la pandemia llegara a los titulares y afectara a los mercados de todo el mundo, el término "etiqueta limpia" y "natural" ya habían sido las principales tendencias para 2020 y más allá, con un 64% de lectura de etiquetas en los paquetes de alimentos. Esta creciente demanda de etiquetas limpias ha sido impulsada por la creciente percepción del consumidor de que los productos
Industria Alimentaria | Mayo 2021
orgánicos son saludables y naturales y, por lo tanto, una parte intrínseca de un estilo de vida más saludable. El arroz se considera un producto familiar y reconocible, y el 61% de los consumidores de todo el mundo considera que el almidón de arroz es natural. Convirtiéndolo en el ingrediente ideal para el desarrollo de productos que respondan a la tendencia creciente de etiquetas limpias y claras. Sin embargo, el cambio hacia ingredientes totalmente naturales a veces puede cambiar el sabor y la textura de los productos con los que los consumidores ya están familiarizados. . Por lo tanto, el desafío para los fabricantes de alimentos radica en desarrollar opciones que atraigan tanto al paladar como a la psique de los consumidores de hoy.
{49}
NOTAS DEL SECTOR Mayo 2021 | Industria Alimentaria
50 [ NOTAS DEL SECTOR ] Una forma de lograrlo es incorporar ingredientes innovadores como almidones de arroz nativos de etiqueta limpia.
La magia del almidón de arroz
El almidón de arroz es uno de los muchos tipos de almidones alimentarios que se utilizan generalmente como espesantes en productos alimenticios para crear texturas agradables, aumentar la vida útil y mejorar la estabilidad del producto. El desafío, sin embargo, es mantener la funcionalidad óptima en diversas condiciones de procesamiento, que van desde una pasteurización suave hasta una retorta más severa, tanto en matrices alimentarias neutras como ácidas. El desarrollo de nueva tecnología permite potenciar las propiedades funcionales del almidón de arroz nativo. Gracias a este proceso, el almidón de arroz ahora puede alcanzar niveles de rendimiento que compiten con los de los almidones modificados químicamente. El producto de esto es Remypure de BENEO, el
Industria Alimentaria | Mayo 2021
primer almidón de arroz de alto rendimiento que califica para el estado de etiqueta natural y limpia en todo el mundo, sin el uso de productos químicos. Debido a su estructura molecular única, este almidón de arroz proporciona una excelente estabilidad de congelación-descongelación y una mayor acumulación de viscosidad sin causar sinéresis, lo que aumenta aún más la vida útil del producto. La estabilidad mejorada de este almidón se basa en un proceso de producción natural e innovador que utiliza calor en un ambiente de baja humedad. Además, también puede funcionar en una amplia gama de condiciones de producción, incluidas situaciones desafiantes, como aquellas que requieren un alto rendimiento bajo cizallamiento, acidez y calor. El desafío también ha sido mantener una funcionalidad óptima en condiciones tales como una pasteurización suave o una retorta más severa en matrices alimentarias neutras y ácidas. Estos desafíos se pueden abordar con el uso
[ NOTAS DEL SECTOR ] 51 de Remypure, ya que tiene mejor tolerancia a la acidez y al calor que otros almidones de etiqueta limpia. Esto proporciona a los fabricantes de alimentos una oportunidad para crear texturas únicas y una excelente estabilidad del producto incluso en condiciones de procesamiento difíciles. Lo más importante es que tiene un sabor neutro, y no modificaría el sabor del producto. Se puede usar en alimentos preparados como sopas, salsas y comidas listas para comer, y está disponible en una variedad de variantes, proporcionando texturas cremosas o suaves, satisfaciendo así las demandas de los consumidores de un producto más saludable que no comprometa sabor ni textura. Beneficios nutricionales y técnicos de Remypure: • Natural • Etiqueta limpia • Alta tolerancia a pH bajo, altas temperaturas y alto cizallamiento • Alta estabilidad del producto (vida útil, congelación-descongelación) gracias al origen del arroz • Texturas únicas • Sabor neutro
BENEO en América Latina, tres de cada cinco consumidores dicen que los productos con etiquetas naturales y más limpias son más saludables y seguros para ellos. Dado que el arroz es un ingrediente familiar y natural, el 61% de los consumidores mundiales considera que el almidón de arroz es natural. A medida que los consumidores continúan aspirando a una mejor salud y una alimentación más limpia también debido a la pandemia, los productos alimenticios que les atraerán son aquellos que equilibran las cualidades naturales, sin dejar de ser prácticos y sabrosos. Al incorporar los almidones de arroz de etiqueta limpia de BENEO, los fabricantes pueden crear productos alimenticios naturales y estables, mientras se mantienen al día con las necesidades del consumidor actual. FMCG Gurus 2020 Health Focus International 2020 1 New technology developed by BENEO. 1 Remypure 1 BENEO Nutrition & Health survey LATAM 2020. 1 FMCG Gurus | Mintel Insights 1 1
Aplicaciones alimentarias con Remypure: • Sopas y salsas • Preparaciones de frutas • Frascos de comida para bebés • Postres lácteos • Buscador de soluciones
La comida más saludable es el camino a seguir
Natural se ha convertido casi en sinónimo de una dieta saludable. Con el mercado de etiquetas limpias listo para crecer aún más, las declaraciones limpias y naturales son cada vez más esenciales en la creación de productos alimenticios que se adapten a las tendencias actuales de consumo. Además, según una encuesta de consumidores realizada recientemente por
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
TECNOLOGÍA
{52}
COMBINACIÓN DE NANOCOMPUESTO DE ÓXIDO DE ZINC CON ÁCIDO POLILÁCTICO PARA APLICACIONES DE ENVASES ANTIMICROBIANOS { R. Ridwan1, T. Rihayat1, S. Suryani1, A. S. Ismi2, N. Nurhanifa1 y S. Riskina1 }
INTRODUCCIÓN Muchos envases de alimentos (envoltorios de plástico) hoy en día no pueden ser degradados por el medio ambiente, por lo tanto, es necesario agregar sustancias naturales que puedan hacer que el paquete de alimentos se descomponga y sea resistente a la contaminación con bacterias. El ácido poliláctico (PLA) es uno de los polímeros naturales producidos por varias bacterias que crecen en cultivos ricos en carbohidratos (como la remolacha azucarera, el maíz y otros). Esta investigación tiene como objetivo insertar nanopartículas de ZnO y quitosano en una capa plástica de PLA (ácido poliláctico) que puede mejorar las propiedades antibacterianas del envase resultante. El método utilizado
para hacer el compuesto Nano de quitosano PLA-ZnO es el método de precipitación y el método de calentamiento. Los nanocompuestos de PLA-ZnO se obtuvieron variando las nanopartículas de ZnO al 0.5% en peso, al 2% en peso y al 3.5% en peso. Los resultados obtenidos en imágenes SEM muestran que las nanopartículas se distribuyen homogéneamente sobre la superficie del plástico. Las pruebas antimicrobianas muestran que los nanocompuestos funcionan eficazmente para desactivar E. coli y S. aureus. donde se encontró que E. coli era más susceptible a este tipo de nanocompuestos, donde hubo una reducción de 3.4 logaritmos a 3.5% de carga de ZnO en la capa de PLA.
{ 1 Departamento de Ingeniería Química, Politeknik Negeri Lhokseumawe, Indonesia; 2 Departamento de Ingeniería Mecánica, Politeknik Negeri Lhokseumawe, Indonesia }
Industria Alimentaria | Mayo 2021
{53}
TECNOLOGÍA Mayo 2021 | Industria Alimentaria
54 [ TECNOLOGÍA ]
INTRODUCCIÓN La tendencia actual es dirigir la investigación hacia el desarrollo de soluciones innovadoras tanto para envases funcionales antimicrobianos (envases activos y materiales nanocompuestos) como de bajo impacto medioambiental (materiales biodegradables, los envases pueden reciclarse reduciendo el tamaño) [1-10]. En este caso, el desarrollo de polímeros biodegradables a partir de fuentes renovables es muy deseable para la conservación de alimentos y envases, siempre que puedan ser eficaces como el plástico o el papel que se utilizan actualmente en los envases, protegiendo los alimentos contra la contaminación microbiana, daños físicos y reacciones químicas (por ejemplo, oxidación). El ácido poliláctico (PLA) es uno de los polímeros naturales producidos por varias bacterias cultivadas en plantas agrícolas ricas en carbohidratos (remolacha azucarera, maíz). Hasta ahora, el PLA ha atraído la
Industria Alimentaria | Mayo 2021
atención para aplicaciones en la industria del plástico y el papel con el mercado de más rápido crecimiento del 10 al 30% [1-2]. • Las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) como agentes antimicrobianos ofrecen varias ventajas, como propiedades antimicrobianas superiores, ausencia de efectos negativos sobre las propiedades sensoriales de los alimentos y compatibilidad con las condiciones de procesamiento de polímeros duros [3-6]. Debido a la fuerte actividad antimicrobiana de la nanopartícula de ZnO, también tiene aplicaciones potenciales no solo en el control de la descomposición de los alimentos [7-9], sino también en el control de la seguridad alimentaria mediante la desactivación de patógenos transmitidos por los alimentos. Entre varias ventajas, se puede aumentar el uso de nanopartículas de ZnO para aplicaciones en contacto con alimentos, cuyos beneficios son los siguientes:
[ TECNOLOGÍA ] 55
•
La EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria) ha autorizado las formas no nano de ZnO como aditivos para materiales y artículos plásticos, con LME (límites específicos de migración) de 25 mg/kg de alimento [5]. • La nanopartícula de ZnO muestra una baja toxicidad para los sistemas biológicos [10]. Además, el zinc es un elemento importante para la actividad fisiológica humana; California. Se necesitan 10 mg/ persona/día [11]. Los estudios de toxicidad recomiendan un límite superior de 25 mg/persona/día [12]. • En el envasado de alimentos, la transparencia sigue siendo un factor determinante para la elección de los materiales de envasado. Por otro lado, algunos alimentos son susceptibles a la luz ultravioleta. Para superar este problema, se utilizan inhibidores de UV en el procesamiento de polímeros. Los estudios muestran que la carga de nanopartículas de ZnO tan bajas como el 1% en peso permite un buen rendimiento de bloqueo de los rayos UV sin interferir con la transparencia del polímero huésped [13-15]. En este estudio, propusimos un material de embalaje a base de papel, que estaba re-
cubierto con nanocompuesto de ZnO-PLA. Esta aplicación puede ser una envoltura de papel para alimentos porque existe un riesgo de contaminación microbiológica relativamente alta en los alimentos procesados en frío. La atención se centró en la evaluación in vitro de la actividad antimicrobiana de la nanopartícula de ZnO.
MÉTODOS Materiales
Este experimento se divide en tres partes. Primero, se sintetizan nanopartículas de óxido de zinc (nanopartículas de ZnO). A continuación, la nanopartícula de ZnO sintetizada se utiliza en revestimientos de papel. Finalmente, ambas nanopartículas de ZnO sintetizadas se prueban para determinar su compatibilidad y propiedades. Se discutirán los productos químicos y las técnicas utilizadas para sintetizar nanopartículas de ZnO y películas de revestimiento de papel. Todos los productos químicos utilizados en el experimento son reactivos analíticos de grado (grado AR, 99.9% de pureza). El acetato de zinc deshidratado [Zn (CH3COO) 2.2H2O] se obtuvo de QReC Sdn. Bhd, mientras que los gránulos de hidróxido
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
56 [ TECNOLOGÍA ] de sodio (NaOH) se obtienen de LabChem Sdn. Bhd. El etanol se obtiene de Sigma Aldrich. Ácido poliláctico (PLA) (Nature Work TM PLA 3001D) en forma de gránulos obtenidos de Nature Work® LLC, Minnetonka, MN EE. UU. Tiene un peso específico de 1.24 g/cm3 y un índice de flujo largo (MFI) de 15 g/10 minutos (190 °C/2.16 kg). Los disolventes utilizados en este estudio fueron cloroformo obtenido de R & M Chemistry. Se utiliza agua desionizada durante el proceso de síntesis.
Preparación de nanopartículas de ZnO
La preparación de nanopartículas de ZnO se lleva a cabo utilizando el método de precipitación. Primero, se obtienen 0.2 M de acetato de zinc dihidratado disolviendo acetato de zinc dihidratado con la fórmula molecular Zn (CH3COO) 2.2H2O en agua desionizada. Luego, se preparan 0.6 M de hidróxido de sodio, NaOH y se agrega gota a gota en una solución de zinc acetato dihidrato con agitación constante a temperatura ambiente durante 2 horas. Se forman depósitos blancos a partir de la reacción entre el acetato de zinc dihidratado y la solución de NaOH. El sedimento blanco se filtra y se enjuaga con etanol seguido de agua desionizada. Esto es para asegurar que se pierda el NaOH restante en los depósitos blancos. Finalmente, el precipitado blanco se seca durante la noche en un horno a 60 °C. Los sedimentos blancos obtenidos se envían a análisis XRD y FTIR para asegurar que se obtiene la Nanopartícula de ZnO pura. A continuación, se almacena la nanopartícula de ZnO para utilizarla en la preparación del material compuesto.
Preparación de Nanokomposit PLA/ZnO
Se disolvieron 15 g de gránulos de PLA (ácido poliláctico, 4060D, Natureworks) usando cloroformo. Luego, el PLA disuelto se agrega con nanopartículas de ZnO a una concentración de 0.5% en peso, 2% en peso y 3.5%
Industria Alimentaria | Mayo 2021
[ TECNOLOGÍA ] 57 en peso (% en peso de PLA) y se agita con fuerte agitación a temperatura ambiente hasta que se disuelve completamente. Además, el papel kraft blanco se blanquea (peso base 106 g/m, contenido de ceniza del 7.7%, tamaño del lado superior) se utiliza como sustrato para el revestimiento. El recubrimiento se realiza en el lado del tamaño. El recubrimiento se lleva a cabo en el aplicador de laboratorio de películas (Elcometer 4340) utilizando una varilla fina para almacenar una película húmeda de 50 micrones en el sustrato. Después del recubrimiento, la muestra se deja secar durante la noche a temperatura ambiente.
Prueba de actividad bacteriana
Para determinar el efecto de la adición de quitosano como antibacteriano, se analizó por el método de la zona de halo, a saber: 1) cultivo de bacterias en el medio 2) luego se colocó cada placa que se ha aplicado al poliuretano en la superficie del medio 3 ) observación durante el período de incubación. Las propiedades antibacterianas de las placas se miden en función del amplio diámetro del área transparente que se forma alrededor de la membrana. Según lo informado por el estudio de Sawada et al. Actividad antibacteriana en placas de poliuretano utilizando bacterias S. aureus y E. coli [16]. La muestra se incubó durante 8 horas a 37 °C.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Características de las nanopartículas de ZnO
Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) En un espectro FTIR se encuentran las nanopartículas de ZnO sintetizadas obtenidas en el rango de 4000-500 cm-1. La banda a 3378,49 cm-1 se produce al estirar la vibración de los
grupos OH en agua, alcohol y fenol, posiblemente debido a la humedad atmosférica. El pico a 1695,5 cm-1 está relacionado con C = derivados carboxílicos del grupo O, que pueden deberse a residuos de acetato de zinc usados en la reacción. El pico a 2328.6 cm-1 está relacionado con las vibraciones de estiramiento simétricas del grupo carboxilato (C-C) [17]. La absorción a 832.20 cm-1 se debe a la formación de coordinación tetraédrica de Zn [12]. A una longitud de onda de 1500.71 cm-1, muestra el grupo hexagonal de ZnO [18].
Características del nanocompuesto de revestimiento de papel PLA-ZnO
SEM (microscopio electrónico de barrido) Al microscopio electrónico de barrido se puede ver la morfología de la superficie de la capa utilizando SEM representativo tomado de cada muestra. Es importante considerer que tradicionalmente las imágenes se presentan en pares cuando se capturan en el mismo punto de vista, pero se producen con diferentes detectores: los electrones secundarios proporcionan más información sobre la morfología de la muestra, mientras que los electrones fibrosos contrastan con la composición del material. En general, la superficie del papel está bien cubierta por el recubrimiento, mostrando buena finura y ausencia de poros superficiales. Esto es importante para la prueba antimicrobiana que sigue a la JIS Z 2801. Además, el ZnO se distribuye de manera homogénea, lo que es más claro en las imágenes de retrodispersión (pequeños puntos blancos); por otro lado, algunos agregados de ZnO persisten en la capa (puntos blancos más grandes). Obviamente, con el aumento de la carga de nanopartículas, aparecen más nanopartículas en la superficie y, por lo tanto, se puede esperar una actividad antimicrobiana más fuerte que la del material.
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
58 [ TECNOLOGÍA ] Características de las pruebas antibacterianas
Se hizo una prueba de susceptibilidad a S. aureus (Gram-positivos) con respecto al ingrediente activo. Por conveniencia de comparación, la concentración bacteriana de control a las 0 horas se usó como línea de base. Como era de esperar, la susceptibilidad de S. aureus a seguir la concentración de nanopartículas de ZnO: concentraciones más altas proporcionan un efecto antimicrobiano más fuerte. Si está en reducción logarítmica, esto corresponde a 1.16, 1.66 y 5.18. La reducción de log superior a 2 indica un éxito de destrucción superior al 99% y, por tanto, el material puede describirse como "antimicrobiano" [19-25]. Entonces, en este sentido, solo una muestra de 3.5% -NOO Nanopartícula puede decirse que es antimicrobiana contra S. aureus. Estos resultados son comparables a los reportados en publicaciones previas: por ejemplo, en el estudio [18], los recubrimientos a base de almidón que contienen 1.37% en peso de nanopartículas de ZnO indujeron reducciones de 1.6 log a S. aureus; en un estudio similar [19], el 3% del peso de las nanopartículas logró una reducción logarítmica de 4.3 frente a la misma cepa bacteriana; mientras que en el trabajo [25], se necesita más tiempo (7 días, no 24 horas) para lograr una reducción logarítmica satisfactoria. La diferencia entre los resultados de diferentes fuentes puede estar relacionada con la actividad de los microbios. La nanopartícula de ZnO en ciertas morfologías tiene una actividad más fuerte que en otras [25]. Además, cuanto menor sea el tamaño de partícula, mayor será la eficacia antimicrobiana [26]. Para la prueba de susceptibilidad a E. coli, se observó un efecto inhibidor más fuerte con todas las muestras que contenían nanopartículas de ZnO, cada una de las cuales indujo una reducción logarítmica de 3.15, 3.58 y 4.30. Obviamente, esta prueba proporciona evidencia de que E. coli (Gram negativa) es
Industria Alimentaria | Mayo 2021
más susceptible a las nanopartículas de ZnO que S. aureus (Gram positiva). Tenga en cuenta que el límite de detección del método de recubrimiento utilizado es 3.4 log (CFU/mL).
CONCLUSIÓN Los resultados obtenidos están en imágenes SEM que muestran que las nanopartículas se distribuyen homogéneamente en la superficie. Las pruebas antimicrobianas demostraron que el nanocompuesto funcionaba eficazmente para desactivar E. coli y S. aureus. Además, se encontró que E. coli era más susceptible a este tipo de nanocompuesto, mostrando una reducción de 3.4 log a 3.5% de carga de ZnO en la capa de PLA. Con base en los resultados, se puede explicar que las nanopartículas de ZnO tienen varios mecanismos activos, y diferentes métodos de prueba antimicrobianos solo pueden activar algunos de los mecanismos. Tomado de IOP Publishing
{59} Índice de anunciantes COMPAÑÍA
CONTACTO PÁGINA
n recetas sin lácteos.
la lactosa, veganos o simplemente les guste AGROPUR, productos S.A. DE C.V. midores compran más frecuentemente rata de postres, aún no hay una oferta numerosa. etal, los ingredientes de arroz llevan a la mesa un ostres sin lácteos radica en el sabor y la textura. e las puertas a deliciosos productos sin lácteos. ránulo y a su composición, ofrece una textura rica y BELL FLAVORS az posible que los amantes de lo vegetal disfruten s.
11
www.beneo.com
7
www.lechedecalifornia.com
13
www.pasasnaturalmentedulces.com
15
l.rios@norevo.com.mx
3
www.sartorius.com/en/products-ed
31
contacto@solaq.com.mx
21
BENEO
CALIFORNIA MILK
1
www.sartorius.com/en/products-es
CALIFORNIA RAISINS
NOREVO MÉXICO, S.A. DE C.V.
SARTORIUS
SOLAQ SOLAQ es una empresa 100%
mexicana. Enfocada en proveer pruebas de laboratorio para detectar patógenos, como coliformes y salmonella.
Nuestra industria está en constante movimiento. Tu prioridad: ULMA PACKAGING, S.A. DE clientes C.V. están máswww.ulmapackaging.com.mx Nuestros conectados que nunca y Prevenir su punto de vista es cada vez más crítico, por lo cual nuestros estándares deben ser superiores. Enfocados riesgos a en cumplir las regulaciones del gobierno que son tiempo. cada vez más estrictas. Compact Dry es la prueba microbiológica
ST-Tuve es la prueba que te ayuda a identificar a
17
Mayo 2021 | Industria Alimentaria
Diseño web
SEO
Inbound Marketing
Sociall Selling
Marketing de contenidos
SEM
LA PRIMERA AGENCIA DE MARKETING DIGITAL PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS Y BEBIDAS
ALF AD IGIT AL AG ENCY .CO M
