Material de apoyo: OCW proc termicos

PROCESOS TÉRMICOS DE

CONSERVACIÓN DE

ALIMENTOS

INDUSTRIA ALIMENTARIA Y SU REPERCUSIÓN EN LA SALUD

PROCESOS TÉRMICOS DE CONSERVACIÓN

Profesor Rafael Enamorado Solanes

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http://www.etsia.upm.es/index.asp

1. Historia de la conservación de los alimentos.

• Los cazadores- recolectores se desplazaban buscando

alimento y mejores refugios, pero la verdadera

necesidad comenzó durante el neolítico.

• A partir de ésta época, el aumento de la población

obligó a utilizar la ganadería y la agricultura como

sostén de las sociedades, con lo que había que

almacenar grandes cantidades de alimentos para los

tiempos de escasez

• Los excedentes de las buenas cosechas se

intercambiaban con otros productos de los pueblos

lejanos.




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• El secado, ahumado, curado y salado:

– han sido procesos de conservación muy comunes

desde tiempos muy remotos

– no es lo mismo intentar secar carne o pescado en

África que en el norte de Europa, donde ahumaban

más alimentos

– En Mesopotamia era común el secado y en las

costeras la salazón.




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2. Aportación de N. Appert a la

conservación de alimentos

• Nicolas Appert (1749-1841) fue el primer elaborador de

latas de conserva, tal como se realiza en el hogar hoy en día. Utilizó el baño maría para conservar alimentos cocinados, guardados en botellas de cristal que luego tapaba con corchos encerados.

• El descubrimiento de Appert, ideado para las despensas de los ejércitos, no fue utilizado por la Gran Armée, quizás por la fragilidad del envase, o porque, de quedar aire en el interior, tal como sucede en las conservas caseras, el contenido se arruina, pudiendo ser colonizado por las bacterias causantes del botulismo.




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Objetivo que persigue la

conservación de los alimentos

• Evitar que sean atacados por microorganismos que

originan la descomposición, y así poder

almacenarlos, por más tiempo.




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EFECTOS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

SOBRE LOS ALIMENTOS

El calor afecta:

• a la población microbiana del alimento,

• sus componentes: enzimas, proteínas, vitaminas, gases disueltos u ocluidos, etc.

• a sus propiedades físicas: sabor, color, forma, consistencia, etc…

Ocurrirán procesos muy variados

Menos deseables, pero inevitables

unos deseables:

• destrucción de microorganismos y de enzimas,

• ablandamiento de los tejidos,

• mejora de la digestibilidad,

• destrucción de nutrientes,

• pérdida de cualidades organolépticas: color, aroma,




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1.1. RECUENTO DE BACTERIAS AEROBIAS VIABLES,

MESOFILAS, PSICROFILAS Y TERMOFILAS

• Se determina el número de bacterias aerobias viables,

sembrando por dilución en placa en medios no selectivos,

incubando a 30-33ºC para bacterias mesófilas, a 45ºC

para termófilas y a 0-4ºC para psicrófilas.




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BASES DEL ANALISIS MICROBIOLOGICO DE

ALIMENTOS

Objetivos del control microbiológico de los alimentos:

1.- Comprobación de la marcha del proceso de

fabricación.

2.- Retardo del deterioro de origen microbiano, debido a

las enzimas segregadas por los microorganismos.

3.- Prevención de las enfermedades microbianas de

origen alimentarlo.




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Técnica

• 1 .- A partir de la muestra problema se preparan diluciones decimales

• sucesivas hasta la dilución 10-3 según se indica previamente:

• 2.- Bacterias mesófilas: marcar las placas con las siguientes diluciones: 10-1, 10-1 y 10-3 . Sembrar 1 ml. de las diluciones por duplicado por el método de dilución en placa, añadir el medio de cultivo fundido y atemperado a 45ºC y mezclar suavemente moviendo la placa. Incubar a 30-33ºC, durante 24-72 horas.

• 3.- Bacterias termófilas: marcar las placas con siguientes diluciones: 10-1, 10-1 y 10-3 . Sembrar un mi de las diluciones por duplicado por el método de dilución en placa incubar las placas a 45ºC durante 24-48 horas.

• 4.- Bacterias psicrótrofas: marcar las placas con las siguientes diluciones: 10-1, 10-1 y 10-3. Sembrar 1 ml de las diluciones por duplicado por el método de dilución en placa. Incubar las placas a 0- 4ºC durante 2-5 días.

• 5.- Contar las colonias desarrolladas sobre cada una de las placas con ayuda de la lupa. Deben ser contadas las placas que contengan de 30 a 300 colonias. El número de colonias aparecido en la placa, multiplicada por el inverso de la dilución, nos dará el número de bacterias por gramo de muestra. Realizar la media de estos números y expresar el resultado en:




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Material necesario :

• Muestra del alimento problema

• 2 tubos con 9 mi de triptona sal estéril.

• 18 tubos con medio de agar recuento fundido y enfriado a 45ºC.

• 18 placas Petri estériles

• 1 pipeta de 1 mi. esteril.

• 1 lupa de 8 aumentos.

• Solución de trifenil tetrazolium al 0,5% en agua destilada y esterilizada por filtración.




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PRACTICA 1. INVESTIGACION DE LA CALIDAD

HIGIENICA DE LOS ALIMENTOS.

PREPARACION DE LAS DILUCIONES DE LA MUESTRA.

• Se pesan 10 g. del alimento problema en condiciones

estériles, mezclando producto de tres muestras del mismo lote.

• El alimento se diluye con 90 mi. de solución salina estéril

(0,85 % de ClNa) o en triptona sal (solución salina más 0,1 % de

triptona), atemperados a 40 ºC.

• Si el alimento es sólido es conveniente triturarlo y

homogeneizarlo.

• Esta es la dilución 10-1, a partir de aquí sembrar 1 ml. en 9 ml.

de diluyente (dilución 10-2) y así hasta la dilución 10-3.




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bacterias aerobias viables (por gramo de alimento):

– mesófilas

– termófilas

– psicrófilas

“Si no se obtiene desarrollo de colonias de ninguna placa, incluidas las de la dilución 10-1, el resultado se expresa como "menos de 10 bacterias por gramo o ml de muestra", que corresponde al límite de detección del método”.




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• Para evitar confusiones que podrían originar las

muestras que en la primera dilución presentan partículas

sin disgregar, debido a la insolubilidad de la muestra en

el diluyente, se añaden sobre el medio con las colonias

crecidas unas gotas de la solución de trifenil

tetrazolium al 0,5 % que colorea las colonias de rojo.




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RESULTADOS

Diluciones Bacterias aerobias viables

Nº de colonias

0 – 4 ºC 30 – 33 ºC 45 ºC

10-1

10-2

10-3




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Procedimiento para las determinaciones

de los parámetros D y Z:

• Se dispondrá de 2 temperaturas de tratamiento, en 2 baños termostáticos, y por cada uno de los productos elegidos

– En cada temperatura de cada baño, se determinarán 3 ó 4 tiempos de TRATAMIENTO

– Con los datos obtenidos se determinarán los D y Z de los parámetros

Micro - Organoléptico ó Bioquímico elegidos




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ETAPA 1 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

1.1 TRITURACIÓN DE LA MUESTRA

Y FILTRAOO

1.2 DISTRIBUCIÓN DEL FILTRAOO EN

TUBOS DE ENSAYO Y Cajas Petri Para determinar las

DT Micro

Para determinar las

DT Color Para determinar las curvas (T-t)

Sensor T

1.3 DISTRIBUCIÓN DE TUBOS Y Cajas Petri en

PROCESO de TRATAMIENTO TÉRMICO

M1.1 M1.2 M1.3 M1.4

C1.4 C1.3 C1.2 C1.1 C2.4 C2.3 C2.2 C2.1

M2.1 M2.2 M2.3 M2.4

ETAPA 2 DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS DT MICRO Y COLOR

T1

T2

Cajas Petri

Conteo a las 48 h de las U.F.C.

Parámetros a,b,L del color

con el Hunterlab a y

M1.1 M1.2 M1.3 M1.4

C1.4 C1.3 C1.2 C1.1

C2.4 C2.3 C2.2 C2.1

M2.1 M2.2 M2.3 M2.4

T1 T2

ETAPA 3 TOMA DE DATOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS

CURVAS DT MICRO Y COLOR

0’ N0 N0

5’ N5;T1 N5;T2

10’ N10;T1 N10;T2

15’ N15;T1 N15;T2

M1.1

T1 T2

M1.2

M1.3

M1.4

T1 T2

a b L a b L

0’ C1.1 C1.1 C1.1 C2.1 C2.1 C2.1

5’ C2.1 C2.1 C2.1 C2.2 C2.2 C2.2

10’ C3.1 C3.1 C3.1 C3.2 C3.2 C3.2

15’ C4.1 C4.1 C4.1 C4.2 C4.2 C4.2

M1.1 M1.2 M1.3 M1.4

C1.4 C1.3 C1.2 C1.1

C2.4 C2.3 C2.2 C2.1

M2.1 M2.2 M2.3 M2.4

PROCESO DE DESTRUCCIÓN TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOS




Su

perv

ivie

nte

s a

l

TR

ATA

MIE

NT

O T

ÉR

MIC

O

UF

C/m

l

N0 = (10) 5

N1 = (10) 3

N2 = (10) 1

Tiempo de TRATAMIENTO TÉRMICO (min)

1 3 2 6 5 4 7

DEPENDENCIA DEL TIEMPO

(10) 1.7

= UFC/ml a los 2.4 min de Tratamiento

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ETAPA 4 CÁLCULO DE LAS CURVAS DT MICRO Y COLOR

Con los datos obtenidos de la ETAPA 2 se calculan las curvas DT MICRO Y COLOR

logN0

logN5;T1

logN5;T2

logN10;T1

logN10;T2

5’ 10’

DT1

DT2

1

DT2




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ETAPA 5 CÁLCULO DE LAS CURVAS DT MICRO Y COLOR

Con los datos obtenidos de la ETAPA 2 se calculan las curvas DT MICRO Y COLOR

logN0

DT1

DT2

t1(m1)

tDT2

t2(m1)

tDT2

m1

m2

logN1

logN2

t3(m2)

tDT2

t4(m2)

tDT1

logt1

logt2

logt3

logt4

T1 T2

Z para m1

Z para m2




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Log t1

Log t2

T1 T2

Z1 para un m1 Microbiológico

Log D

+

+

+

+

+

+ +

-

-

- -

- -

-

+ +

+

- - -

Z2 para un m1

Organoléptico ó Bioquímico




ZONA ÓPTIMA DE TRATAMIENTO

Destrucción microorganismos > Z1

Destrucción parámetros Organol. ó Bioquí. < Z2

Zona de destrucción

de Microorganismos <

TRATAMIENTO NEGATIVO

Z1

Zona destrucción

parámetros

Organol. ó Bioquí. >

TRATAMIENTO NEGATIVO

Z2

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CINETICA DE DESTRUCCION DE MICROORGANISMOS

1.- Influencia del tiempo de tratamiento a temperatura constante

Experimentalmente se demuestra la relación entre :

nº células vegetativas o esporas supervivientes (N)

a partir de la población inicial (N0) y la duración del tratamiento (t)

log N = at + log N0

(1)

(2)

log N = at + b para t = 0

D = tiempo de tratamiento durante el cual la proporción de células

destruidas es del 90% y caracteriza la TERMO-RESISTENCIA

- de una especie de microorganismo

- a una determinada T

log N = (-1/D).t +log N0 N = N0 10-t/D (3-4)




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2.- Efecto de la Temperatura de tratamiento

Las infinitas combinaciones tiempo - Temperatura que producen el mismo grado de

destrucción térmica, siguen la ley siguiente (para una misma tasa de destrucción) :

log t = aT + b (5)

log t* = aT* + b (6) para una combinación tiempo - Temperatura

de referencia o estándar ( T*= TReferencia , t*)

log t/t* = a (T-T*) = (-1/Z) (T-T*) (7)

Z = Elevación de la temperatura necesaria para reducir en 1/10 el tiempo de

tratamiento térmico estándar para obtener la misma tasa de destrucción

t = t*. 10

T-T*

Z D = D*. 10

T-T*

Z al ser D valores particulares de t

Z = es un parámetro característico de termo-resistencia de cada

microorganismo, menos fluctuante que D , siendo del orden de:

4 - 7 ºC para las vegetativas y

10 ºC para esporas. aunque, por ejemplo,

para B. stearothermóphilus 20 ºC en calor seco y 6,4 ºC en calor húmedo

(8)




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3.- CUANTIFICACION DE LOS TRATAMIENTOS TERMICOS Para cuantificar los tratamientos térmicos se emplean diversas escalas arbitrarias.

Para Esterilización : Treferencia = T* = 121,1ºC ; tReferencia = t* = 1 minuto

Para Pasterización de bebidas: Treferencia = T* = 60ºC; tReferencia = t* = 1 minuto

FTReferencia = VALOR DE ESTERILIZACIÓN = Lti . ti = L T dtt

( )0

=

100

tT T

Zdt

*

nº de unidades acumuladas a lo largo del tratamiento

(9)

m = Tasa de reducción decimal a conseguir = - log N/N0 = -t/ D

T – T*

Z 10 dt

0

t

m . DTR = t Tratamiento = FTReferencia =

Curva de penetración del calor en el punto más desfavorable del producto

(10)

Letalidad = L =

T – T*

Z 10 Lti . ti = t Tratamiento




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Al estudiar la destrucción térmica de esporas de Clostridium Botulinum , se obtiene una reducción decimal de

1012 por uno de los dos métodos siguientes :

n T = 105 ºC ; t = 103 minutos n T = 117 ºC , t = 6,5 minutos

Calcular el tiempo de tratamiento para obtener el mismo resultado a las temperaturas de 100 ºC y 120ºC.

T* = 117 ºC t* = 6,5 min. T = 105 ºC t = 103 min.

1º) Cálculo de Z :

T – 121,1

10

aplicando la ecuación (8) t = t* . 10 Z = 10 ºC

t100ºC = 326 min. 2º) Cálculo de reducción decimal D121,1ºC :

El tiempo necesario para obtener una reducción de 1012 (m = 12) a 121,1ºC es :

t121,1ºC = 2,53 min. = m. D121,1ºC D121,1ºC = 0,21 min.

3º) Partiendo de una población de 1012 esporas ¿ cuantas sobrevivirán ?

Aplicando 120 ºC durante 20 min .

Aplicando 100 ºC durante 1 hora

N100 ºC = 1012 . 10-60/27 = 6.109 INEFICAZ Aplicando (3-4) N = N0 10-t/D

N120ºC =1012. 10-20/0,27 = 8,4.10-63

ESTERILIDAD

4º) ¿ Que T debe aplicarse para lograr una reducción decimal de m = 10 en 50 min. ?

T - T*

Z

D*121,1ºC . 10 T = 107 ºC

t120ºC = 3,26 min

D100 ºC = 27 min.

D120 ºC = 0,27 min.

DT = 50/10 = 5 =




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Se pasteriza un vino en un intercambiador de placas a 72 ºC durante 15 segundos.

1) ¿que valor de esterilización se alcanza sabiendo que el nº de unidades de pasterilización se calcula sobre la base

de una T de referencia de 60 ºC, y un Z = 7 ºC ?

T = 72 ºC ; t 72 ºC = 15 seg T* = 60ºC ; t*60 ºC = ¿ ?

FT* = t*60 ºC = t72 ºC . LT = F60 ºC = t72 ºC . 10 =

T-T*

Z (15/60). 10 =

72-60

7 12,9

2) Lactobacillus fructidevorans tiene, en el vino, un tiempo de reducción decimal de 1,7 min. a 60 ºC. ¿ que nivel

de reducción decimal se alcanza mediante dicha pasterización ?

D60 ºC = 1,7 t*60 ºC = m . D60 ºC m = 12,9/1,7 = 7,6

3) Por una mala regulación de la T, se pasteriza a 71 ºC en lugar de 72 ºC

¿ Que nuevo nivel de reducción decimal se alcanza ?

Aplicando la (8) D71 ºC = D*60 ºC . 10

T-T*

Z = 1,7 . 10

71-70

7 = 0,0456 min.

Aplicando la (10) t71 ºC = m . D71 ºC m = 15 / 60 . 0,0456 = 5,48

Un solo T = 1 ºC provoca el aumento del nº de supervivientes en un factor > 100

m = 7,6 en tratamiento con 72 ºC

m = 5,48 en tratamiento con 71 ºC

luego la reducción decimal es : N/N0 = 10-m = 10-7,6

luego la reducción decimal es : N/N0 = 10-m = 10-5,48




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1) Se esteriliza leche a 135 ºC durante 4 seg ; de este modo se conserva el 99 % de vitamina B1

¿ que proporción de vitaminas se mantendrá si se esteriliza a 110 ºC manteniendo el mismo valor de esterilidad ?

Z = 10 ºC para esterilización ; Z = 25 ºC para la destrucción de vitamina.

La Tasa de reducción decimal m de la Vitamina C a 135 ºC durante 4 seg es:

m = log N/N0 = log 1/ 0,996 = 1,74 . 10-3

t135 ºC D135 ºC =

m

4 =

60.1,74.10-3

= 38,3 min

D110 ºC = D*135ºC . 10

T-T*

Z = 38,3 . 10

110-135

25 = 383 min.

El tiempo de esterilización a 110 ºC para obtener el mismo valor de esterilización que anteriormente es:

t110 ºC = t*135ºC . 10

T-T*

Z = (4/60) . 10

110-135

10 = 21,1 min.

log C/C0 = t

D = - m C/C0 = 10 =

t

D 10

21,1

383 = 0,881 es decir 88,1 %




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REPASO PREVIO (COMPLEMENTARIO)

• ACTIVIDAD DE AGUA Aw




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Principales grupos de alimentos y sus valores de Aw Valores de Aw Alimentos

• 0,98 y superiores Carne y pescado frescos

Frutas y hortalizas frescas

Leche y la mayoría de las bebidas Hortalizas enlatadas en salmuera

Frutas enlatadas en almíbar poco concentrado

• 0,93-0,98 Leche evaporada Pasta de tomate

Queso sometido a tratamiento industrial Carnes curadas enlatadas

Embutidos fermentados (no desecados)

Frutas enlatadas en alrni'bar concentrado Queso de Gouda

• 0,85-0,93 Embutidos secos o fermentados Cecina de vaca Jam0n fresco Queso de Chedar viejo

Leche condensada azucarada

• 0,60-0,85 Frutas desecadas Harina

Cereales

Compotas y jaleas; Nueces

Algunos quesos viejos

Alimentos de humedad intermedia

• Inferiores a 0,60 Chocolate

Pastelería Miel

Bizcochos

Galletas crackers

Patatas a la inglesa

Huevos y hortalizas deshidratados y leche en polvo




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Factores que influyen sobre las necesidades de

Aw de los microorganismos

• 1 Tipo de soluto utilizado para reducir la Aw . Para algunos microorganismos, sobre todo para los mohos, la a, mínima de crecimiento es prácticamente independiente del tipo de soluto utilizado. Otros microorganismos, sin embargo, cuando se utilizan determinados solutos, tienen valores de Aw limitante del crecimiento que son más bajos que cuando se utilizan otros. El cloruro potásico, por ejemplo, suele ser menos tóxico que el cloruro sódico y, éste, a su vez, tiene menor poder inhibidor que el sulfato sódico.

• 2 Valor nutritivo del medio de cultivo. En general, cuanto más apropiado es el medio de cultivo para el crecimiento de los microorganismos, tanto menor es la Aw limitante del crecimiento.

• 3 Temperatura. A temperaturas próximas a su temperatura óptima de crecimiento, la mayoría de los microorganismos tienen una tolerancia máxima a los valores bajos de la Aw




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• 4 Aporte de oxígeno. Cuando en el medio existe aire, la multiplicación de los microorganismos aerobios tiene lugar a valores de la aw más bajos que cuando en el mismo no existe aire, ocurriendo lo contrario cuando se trata de microorganismos anaerobios.

• 5 pH. A valores de pH próximos a la neutralidad, la mayoría de los microorganismos son más tolerantes a la escasa Aw , que cuando se encuentran en medios ácidos o básicos.

• 6 Inhibidores. La presencia de inhibidores reduce el intervalo de valores de Aw que permite la multiplicación de los microorganismos.




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Métodos utilizados para regular la Aw

• Estabilización con soluciones reguladores,

• Determinación de la isoterma de adsorción del agua

de los alimentos (Iglesias y Chirife, 1976),

• Adición de solutos.




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Técnicas utilizadas para medir o determinar el valor de

la Aw de los alimentos

• la determinación del punto de congelación,

• técnicas manométricas

• empleo de aparatos eléctricos.




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• La determinación del punto de congelación sólo se puede realizar cuando se trata de alimentos líquidos con valores de Aw elevados.

• Esta determinación se basa en la ecuación de Clausius-Clapeyron para soluciones diluidas (Strong y otros, 1970). La técnica manométrica que determina directamente la presión de vapor en la atmósfera que rodea al alimento se considera muy exacta.

• Esta técnica y el aparato utilizado en la misma los describe con detalle Labuza (1974).




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• FACTOR principal de la

Alteración de los Alimentos por

microorganismos:

–CONTENIDO EN AGUA

masa de agua

M =

masa de sólidos

CONTENIDO EN AGUA Y ACTIVIDAD DE AGUA

(aw) DE ALGUNOS ALIMENTOS

Alimento Contenido

agua (%)

Actividad

de agua

Grado de protección requerido

Hielo (0ºC) 100 1,00

Carne fresca 70 0,985

Pan 40 0,96 Envasado para evitar

Hielo (-10ºC) 100 0,91 una excesiva desecación

Mermelada 35 0,86

Hielo (-20ºC) 100 0,82

Harina de trigo 14,5 0,72

Hielo (-50ºC) 100 0,62 No se requiere envasado

Pasas 27 0,60 o tan sólo una protección mínima

Macarrones 10 0,45

Cacao en polvo 0,40

Dulces hervidos 3,0 0,30

Bizcochos 5,0 0,20 Envasado para evitar

Leche deshidratada 3,5 0,11 su rehidratación

Snacks a base de patata 1,5 0,08

: Presión de vapor del hielo dividido por la fusión de vapor del agua.

Aw Fenómeno Ejemplos

1,00 Alimentos FRESCOS PERECEDEROS

0,95 No CRECEN:PSEUDOMONAS Alim. 40% SACAROSA ó 75% SAL

BACILLUS ; CLOSTRIDIUM PERF. SALCHICHAS COCIDAS - PAN

0,9 Límite inferior CRECIMIENTO BACTERIAS 55% SACAROSA Ó 12% SAL

SALMONELLA ; CLOSTRI.BOTULINUM JAMÓN CURADO - QUESO nomaduro

0,85 NO CRECEN muchas LEVADURAS 65% SACAROSA Ó 15% SAL

SALAMI - QUESOS MADUROS - MARGARI,

0,8 Lím. Inf.Crec.MOHOS - ENZIMAS 15-17 % Agua

Staphilococcus aureus JARABES FRUTAS - LECHE CONDEN.

0,75 Lím.Inf.Crec.BACTERIAS HALÓFILAS 15-17 % Agua

MAZAPAN - CONFITURAS

0,65 Velocidad máx. Reacción MAILLARD 10 % Agua

COPOS AVENA - MELAZAS - FRUT. SECOS

0,60 LI.C. MOHOS -LEVADURAS OSMÓFILAS FRUTOS SECOS 15-20% Agua

CARAMELOS 8% Agua - MIEL

055 Principio DESORDEN del Ac.ADN (Fin Vida)

0,5 FRUTOS SECOS -ESPECIAS - PASTA SECA

0,4 Mínima Velocidad OXIDACION 5 % Agus HUEVO en POLVO

0,25 Máxima REMORRESISTENCIA ESPORAS

3 %Agus LECHE POLVO

0,20 5 % Agua VERDURAS SECAS

100 ACTIV.

OXIDACION ENZIMAT.

Velocidad CRECIM.

Reacción BACTERIA

PARDEAMIENTO CRECIM. PRODUCCION

ENZIMATICO HONGOS TOXINAS

0

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

ACTIVIDAD DE AGUA Aw

DESORCION

CONTENIDO

EN

AGUA %

ADSORCION

A

B

20 60 100

HUMEDAD RELATIVA %

INTERACCIONES ENTRE aw , pH Y TEMPERATURA

EN ALGUNOS ALIMENTOS

Alimento pH aW Vida útil Observaciones

Carne fresca >4,5 >0,95 días Almacenamiento en refrigeración

Carne cocinada >4,5 0,95 semanas Envasada,se mantiene bien a

temperatura ambiente

Embutidos

desecados

>4,5 <0,90 meses Se mantienen por su contenido en

sal y su baja aW

Verduras frescas >4,5 >0’95 semanas Se mantienen mientras dura su

“respiración”

Pepinillos >4,5 0,90 meses Se conservan por el bajo pH

mantenido por su envasado

Pan >4,5 >0,95 días

Pastel de frutas >4,5 <0,90 semanas Se conservan por el tratamiento

térmico y su baja aW

Leche >4,5 >0,95 días Conservada por la refrigeración

Yogur >4,5 <0,95 semanas Conservado por la refrigeración y

su bajo pH

Leche en polvo >4,5 <0,90 meses Se conserva por su baja aW

POTENCIAL de OXIDO – REDUCCIÓN

• La influencia en el tipo de microorganismo que crecerán en él

y, por tanto, en las modificaciones que tendrán lugar en el

mismo, se debe a:

– La tensión de oxígeno ó presión parcial del

oxígeno entorno a un alimento

– El potencial de oxido – reducción (O – R)

– El poder oxidante ó reductor del propio alimento




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• por el potencial de O-R típico del alimento originario,

• por la capacidad de compensación del alimento, es decir,

por su resistencia a modificar su potencial

• por la presión de oxígeno de la atmósfera existente en tomo

al alimento

• por la comunicación que la atmósfera tiene con el alimento.

El aire tiene una elevada tensión de oxígeno, pero el espacio

de cabeza de una lata de un alimento que se ha conservado

sometiéndola al vacío tendría una tensión de oxígeno baja.

El potencial de O-R de un alimento está definido por:




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• Desde el punto de vista de su capacidad para utilizar el oxígeno libre, los microorganismos se han clasificado en

– aerobios cuando necesitan oxígeno libre

– anaerobios cuando crecen mejor en ausencia de oxígeno libre

– facultativos cuando crecen bien tanto en aerobiosis como en anaerobiosis.

– Los mohos son aerobios,

– la mayoría de las levaduras crecen mejor en aerobiosis

– las bacterias de las diferentes especies pueden ser aerobias, anaerobias o facultativas.




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• Desde el punto de vista del potencial de O-R

– un potencial elevado (oxidante) favorece el crecimiento

de los microorganismos aerobios, aunque permitirá el

crecimiento de los facultativos

– mientras que un potencial bajo (reductor) favorece el

crecimiento tanto de los microorganismos anaerobios

como el de los facultativos




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• No obstante, algunos microorganismos que se consideran

aerobios son capaces de crecer (aunque no crecen bien) a

potenciales de O-R sorprendentemente bajos

• El crecimiento de un determinado microorganismo puede

modificar el potencial de O-R de un alimento lo suficiente

como para impedir que crezcan otros

• Es posible que los anaerobios, por ejemplo, reduzcan el

potencial de O-R hasta un valor que inhiba el crecimiento de

los aerobios.




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• Como notación escrita del potencial de O-R de un sistema

se suele utilizar Eh,

• Midiéndose y expresándose en milivoltios (mV).

• Un sustrato muy oxidado tendría un Eh positivo

• Mientras que el Eh de un sustrato reducido sería negativo




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• Los micorganismos aerobios, entre los que se incluyen los bacilos, los Micrococos, las Pseudomonas y los Acinetobacterias, necesitan valores de Eh positivos, o, lo que es lo mismo, potenciales de O-R positivos, expresados en mV.

• Por el contrario, los anaerobios, entre los que se incluyen los clostridios y los bacteroides necesitan valores de Eh negativos, o potenciales de O-R negativos, en mV.

• La mayoría de los alimentos frescos, tanto los de origen vegetal como los de origen animal, tienen en su interior un potencial de O-R bajo y bien equilibrado




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Vitaminas

• Algunos microorganismos son incapaces de sintetizar algunas

o todas las vitaminas que necesitan, y de aquí que se les

deban suministrar. Muchos alimentos, tanto de origen vegetal

como de origen animal, contienen una serie de vitaminas,

aunque es posible que algunas se encuentren en los mismos

en escasa cantidad o que falten.




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• Las carnes tienen un elevado contenido de vitaminas del grupo B, mientras que su contenido en las frutas es bajo, si bien estas últimas contienen gran cantidad de ácido ascórbico. La clara de huevo contiene biotina, pero también contiene avidina, la cual fija la biotina, convirtiéndola en no disponible para los microorganismos y con ello inhibe, como posibles microorganismos productores de alteraciones de los huevos, a aquéllos que para crecer necesitan biotina.




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• Los distintos tratamientos a los cuales se someten los alimentos suelen reducir su contenido vitamínico.

– La tiamina, el ácido pantoténico,las vitaminas del grupo del ácido fólico y el ácido ascórbico (en presencia de aire) son termolábiles,

• la desecación produce la pérdida de vitaminas tales como la tiamina y el ácido ascórbico.

• Incluso el almacenamiento de los alimentos durante un tiempo prolongado, sobre todo si la temperatura de almacenamiento es elevada, puede tener como consecuencia la disminución de la concentración de algunos de los factores accesorios de crecimiento.




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• Cada una de las especies hacterianas (o de cualquier otro

microorganismo) tiene una escala definida de necesidades

nutritivas.

• Para algunas especies esta escala es amplia, y de aquí que

crezcan en sustratos muy distintos, característica que es típica

de las bacterias coliformes;

• para otras especies bacterianas, por ejemplo para muchas

patógenas, la escala de necesidades es reducida y de aquí

que los microorganismos sólo sean capaces de crecer en un

corto número de tipos de sustratos.

• Por lo tanto, la bacterias se diferencian en cuanto a los

nutrientes que son capaces de utilizar para obtener energía:

• Algunas son capaces de utilizar diversos hidratos de

carbono, como por ejemplo las bacterias coliformes y

las especies de Clostridum




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Tecnología de Barreras

• 1. Introducción

2. Ejemplos del "efecto barrera"

3. Homeóstasis y Tecnología de Barreras

4. Descripción de barreras

5. Barreras Físico-Químicas

6. Barreras de Origen Microbiano

7. Barreras Emergentes

8. Ejemplos de barreras en la

preservacion de alimentos




http://www.monografias.com/trabajos10/tebar/tebar.shtml




http://www.monografias.com/trabajos10/tebar/tebar2.shtml







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1. Introducción • La estabilidad y seguridad microbiana de la mayoría de los alimentos se

basa en la combinación de varios factores (obstáculos), que no deberían ser vencidos por los microorganismos.

• Es el llamado "efecto barrera", que es de fundamental importancia para la preservación de alimentos dado que las barreras en un producto estable controlan los procesos de deterioro, intoxicación y fermentación no deseados.

• El concepto de barrera ilustra el hecho de que las complejas interacciones entre temperatura, actividad de agua, pH, potencial redox, etc., son significativas para la estabilidad microbiana de los alimentos.

• La tecnología de barreras (o tecnología de obstáculos o métodos combinados), permite mejoras en la seguridad y calidad, así como en las propiedades económicas de los alimentos,

– cuánta agua en un producto es compatible con su estabilidad

• Mediante una combinación inteligente de obstáculos que aseguran la estabilidad y seguridad microbiana, así como propiedades nutritivas y económicas satisfactorias.




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Consumidor

• La calidad del producto debe satisfacer al consumidor, ya que esto hace o deshace a los productos y a sus tecnologías.

• La diversidad de productos en el mercado hace que los consumidores sean cada vez más exigentes en cuanto a la calidad de los productos

• La tendencia es hacia el procesado mínimo de alimentos, es decir más naturales, que conservan más sus propiedades organolépticas, nutrientes, color,, textura, olor y sabor característicos.

• Otra tendencia de los mercados es hacia los productos ready-to-eat o productos listos para el consumo

• Ambas tendencias requieren de tecnologías como ésta para preservar las cualidades mencionadas y ser a la vez un alimento inocuo y seguro para su consumo




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Abuso Razonable

• Con certeza, el producto sufrirá condiciones abusivas en algún punto de

– la producción, distribución, display en minoristas, etcétera.

• Mas allá de que esto ocurra o no, el diseño del producto debe hacerse de tal manera que pueda soportarlo y, en el peor de los casos, debería mostrar señales visibles de deterioro antes del posible desarrollo de microorganismos patógenos.

• Por lo tanto es recomendado el uso de métodos de preservación combinados (conocidos también como métodos de preservación con barreras o vallas) cuando se formulan nuevos productos.

• El término "abuso razonable", depende de lo que se considera como "riesgo aceptable".

• Por ejemplo, en alimentos enlatados poco ácidos, esto se traduce como el desarrollo de un caso de botulismo en 2.6 x 1011 latas producidas, esto es un riesgo aceptable.




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Seguridad

• Seguridad no es un término absoluto. Es un

entendimiento y apreciación de las muchas

maneras en las que un alimento puede tornarse

peligroso para la salud, y las medidas

especiales que se toman para evitar que tales

probabilidades ocurran.

• Aún tecnologías bien establecidas tienen sus

pequeños, pero definidos riesgos potenciales.




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Calidad / Precio

• Un factor muy importante en el desarrollo de un

producto alimenticio es el costo del mismo.

• El uso de tecnología significa invertir, requiere

equipos, mano de obra especializada, controles

(HACCP), etc.

• Sin embargo, la inversión en tecnología generalmente

aumenta la rentabilidad a largo plazo, le da al

producto mayor valor agregado, mayor seguridad

bacteriológica y una mayor calidad, que en definitiva

es lo que el consumidor busca.




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2. Ejemplos del "efecto barrera"

• A cada alimento estable y seguro le es inherente

una cierta serie de barreras que difieren en calidad

e intensidad según el producto particular.

• Las barreras deben mantener bajo control la

población "normal" de microorganismos en el

alimento.

• Los microorganismos presentes en el producto, no

deberían poder vencer ("saltar") las barreras; de

otro modo, el alimento se alterará.




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Ejemplo general • El alimento contiene 6 barreras:

– Alta temperatura durante el proceso (valor F)

– Baja temperatura durante el almacenamiento (valor T)

– Actividad de agua (Aw)

– Acidez (pH)

– Potencial redox (Eh)

– Conservantes (pres.)

• Los microorganismos presentes no pueden vencer las barreras y así, el alimento es microbiológicamente estable y seguro

• Practicamente todas las barreras son similares

• No es lo más probable

F T Aw pH Eh pres




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Ejemplo 1)

• Las principales barreras son:

– la Aw

– los conservantes,

• otras barreras de menor importancia son:

– la temperatura de almacenamiento,

– el pH

– el Eh

– estas 5 barreras son suficientes para inhibir el numero y tipo de microorganismos usualmente asociados a dicho producto

F T Aw pH Eh pres




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Ejemplo 2)

• Hay pocos microorganismos desde el comienzo

por lo que se precisan pocas barreras o bien

barreras bajas para la estabilidad del producto.

• El envasado aséptico de alimentos perecederos se

basa en este principio

F T Aw pH Eh pres




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Ejemplo 3)

• Debido a malas condiciones higiénicas

inicialmente hay presentes demasiados

microorganismos indeseados y las barreras no

pueden prevenir el deterioro o envenenamiento del

producto.

F T Aw pH Eh pres




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• Un alimento rico en nutrientes y vitaminas que promueven el crecimiento de microorganismos por lo que las barreras deben ser realzadas, de otro modo serán vencidas.

Ejemplo 4)

F T Aw pH Eh pres




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• Muestra el comportamiento de organismos dañados subletalmente en el alimento. Si por ej., esporas bacterianas en productos cárnicos son dañadas subletalmente por calentamiento, entonces a las células vegetativas derivadas de dichas esporas les falta vitalidad y por lo tanto son inhibidas por unas pocas barreras o barreras de menor intensidad.

Ejemplo 5)

F T Aw pH Eh pres




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• Proceso de maduración en el cual la estabilidad microbiana se logra mediante una secuencia de barreras que son importantes en distintas etapas del proceso y llevan a un producto final estable

• En etapas tempranas del proceso de maduración de salami, las barreras importantes son la sal y los nitritos, que inhiben muchas de las bacterias presentes

• Otras bacterias se multiplican, consumen oxigeno y así causan una disminución del potencial redox del producto

• Esto, a su vez, aumenta la barrera Eh, lo que inhibe organismos aerobios y favorece el crecimiento de bacterias ácido lácticas, que son la flora competitiva, lo que causa acidificación del producto y así un incremento de la barrera de pH

• En salami con larga maduración la barrera de nitrito se ve debilitada y el recuento de bacterias ácido lácticas disminuye, mientras que el Eh y pH aumenta otra vez

• Todas las barreras se vuelven débiles durante un proceso de maduración largo.

• Solo la actividad agua se refuerza con el tiempo y es la principal responsable de la larga estabilidad de salchichas crudas de larga maduración.

Aw

pH Eh

pres

Ejemplo 5)




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Homeóstasis de los microorganismos y

Tecnología de Barreras

• Es la tendencia a la uniformidad o estabilidad en su condición normal (equilibrio interno)

• Si la homeostasis es interrumpida por factores de conservación (barreras), los microorganismos no se multiplicarán (permanecerán en la fase lag) o morirán antes de que su homeostasis se reestablezca

• Así, se puede lograr la preservación de alimentos interrumpiendo la homeostasis de los microorganismos en forma temporal o permanente

• Existe la posibilidad de que distintas barreras no solo tengan efectos en la estabilidad (aditivos) sino que también actúen sinérgicamente

• El efecto sinérgico se puede lograr si las barreras tienen impacto en distintas partes de la célula (membrana, ADN, sistemas enzimáticos, pH, aw, Eh) afectando así la homeostasis de los microorganismos en varios sentidos

• En términos prácticos, esto significa que es más efectivo usar distintos conservantes en cantidades pequeñas que solo un conservante en cantidades mayores, ya que distintos conservantes podrían tener impacto en distintos puntos de la célula bacteriana, y así actuar sinérgicamente.




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Barreras de Calidad y Seguridad

• Las barreras más importantes en la conservación de alimentos, son las anteriores y unas 40, entre ellas:

– Alta o baja tensión de oxigeno

– Atmósfera modificada ( CO2, N2, O2)

– Alta o baja presión

– radiación (UV, microondas, irradiación)

– Calentamiento Ohmico

– Pulsaciones de campos eléctricos

– Ultrasonido

– nuevos envases

– micro estructura de los alimentos (fermentación en estado sólido, emulsiones)

– varios conservantes.




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Calidad Total de los Alimentos

• Las distintas barreras pueden influenciar – la estabilidad,

– las propiedades sensoriales,

– nutritivas,

– tecnológicas y

– económicas de un producto,

• Las barreras presentes pueden ser tanto positivas como negativas para la calidad total

• Una misma barrera podría tener un efecto positivo o negativo en el alimento, según su intensidad. – El enfriamiento a una temperatura baja no apta será

perjudicial para la calidad de frutas (daño por enfriamiento),

– Mientras que un enfriamiento moderado es beneficioso




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METODOS DE CONSERVACION




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Conservación por frío

• La aplicación del frío es uno de los métodos

más extendidos para la conservación de los

alimentos. El frío va a inhibir los agentes

alterantes de una forma total o parcial.

• Las ventajas son numerosas, por un lado

permiten conservar los alimentos a largo

plazo, principalmente a través de la

congelación.




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Refrigeración:

• Es un método que permite conservar los alimentos durante un tiempo de días o semanas.

• La temperatura de la refrigeración reduce la velocidad de crecimiento de los microorganismos termófilos y muchos de los mesófilos, en cambio los de tipo psicotrofos pueden multiplicarse.

• Cuando refrigeramos debemos controlar los siguientes factores:

• Temperatura: la temperatura óptima oscila entre 0-5°C. – La humedad, ya que si el ambiente es muy seco se reproducirá paso

de humedad desde el alimento al medio.

– La luz, pues las cámaras de refrigeración son oscuras para evitar la oxidación, principalmente de las grasas.

– La composición de la atmósfera, ya que si aumenta la concentración de monóxido de carbono, se retrasa el periodo de maduración. Y si aumenta la concentración de oxígeno, la aceleramos.




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Congelación:

• Es un método adecuado para la conservación de alimentos a largo plazo, ya que mantiene perfectamente las condiciones organolépticas y nutritivas de los alimentos.

• A pesar de las bajas temperaturas, todavía existe en el alimento agua líquida, ya que a las temperaturas de congelación ( -18°C) no todo el agua está congelada.

• Algunas de las alteraciones que pueden tener los alimentos sometidos a congelación son:

Quemadura por frío.

Modificaciones químicas: – Enraciamiento de las grasas.

– Cambios de color.

– Pérdidas de nutrientes.




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Conservación por calor

• Consiste en la destrucción total de gérmenes patógenos y sus esporas. Las técnicas que se utilizan son:

• Pasteurización: – Consiste en calentar el alimento a 72°C durante 15 o 20 segundos, y

enfriarlo. Se utiliza sobre todo en la leche y en bebidas aromáticas como zumos de frutas, cervezas, y algunas pastas de queso.

– Los alimentos pasteurizados se conservan sólo unos días ya que

aunque los gérmenes se destruyen, se siguen produciendo modificaciones.

• Esterilización: – Consiste en colocar el alimento en un recipiente cerrado y someterlo a

una elevada temperatura durante bastante tiempo, para asegurar la destrucción de los gérmenes.

• Uperización o UHT: – En éste proceso la temperatura sube hasta 150°C por saturado o seco

durante 1 o 2 segundos produciendo la destrucción total de esporas. Después pasa por un proceso de fuerte enfriamiento a 4°C.




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Conservación por radiaciones.

• Es un método de conservación de alimentos, basado

en la aplicación de radiaciones ionizantes capaces de

eliminar microorganismo, algunos de ellos patógenos,

de un amplio grupo de productos y componentes

alimenticios.

• Puede afectar a los alimentos con:

– Cambios de color en carnes, pescados, frutas y queso.

– Modificaciones de textura en la carne

– Pérdidas de vitaminas hidrosolubles y liposolubles.




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Conservación por pérdidas de agua.

• Desecación o deshidratación:

– Consiste en eliminar al máximo el agua que

contiene el alimento, bien de una forma natural

(cereales, legumbres) o bien por la acción de la

mano del hombre, en la que se ejecuta la

transformación por desecación simple al sol

(pescado, frutas...), o por medio de una corriente

a gran velocidad de aire caliente ( productos de

disolución instantánea, como leche, café, té,

chocolate...).




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Otros procedimientos de conservación.

• Liofilización:

– Es un método de conservación en el cual se

deseca mediante el vacío, los alimentos. Se utiliza

sobre todo en leche infantil, sopas, café,

infusiones.

– Después de una rehidratación, su valor nutritivo y

sus cualidades organolépticas son prácticamente

las mismas que las del alimento fresco. El

alimento liofilizado sólo tiene un 2% de agua.




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• Salmuera: – Es uno de las primeras aplicaciones de la sal en la

preparación de encurtidos y salsas. Con la salmuera queda inhibida la multiplicación de los microorganismos.

• Salazón: – Consiste en salar pescados y otros alimentos para matar los

gérmenes que puedan dañarlos, ya que la sal actúa como un antiséptico cuando se emplea en determinadas proporciones.

– La sal, además, debido a que aporta sabor, ejerce un efecto conservador.

• El concentrado de azúcar: – Consiste en agregar azúcar a preparados de frutas,

evitando la oxidación del fruto, ya que impide que entre en contacto con el oxígeno del aire, por otra parte, cuando la concentración en almíbar es alta, se mantiene la firmeza del producto.




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• El encurtido: – Consiste en colocar el alimento en una solución de agua

con vinagre.

• Aditivos: – Consiste en incorporar a los alimentos sustancias

químicas como ácidos y sales para prevenir el desarrollo de microorganismos, y para cambiar las características físicas de los alimentos.

• Las Semiconservas: – Son los alimentos elaborados de productos de origen

vegetal con o sin adición de otras sustancias, sometidos a tratamientos autorizados que garanticen su conservación, y contenidos en envases apropiados.

– Los tratamientos estabilizarán el alimento solamente durante un tiempo determinado.




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Enlatado.

• El envasado del alimento se hace en envases metálicos, fabricados con acero cubierto con una capa de estaño

• Dependiendo del tipo de alimento, el acero con su capa de estaño a su vez se recubre con el barniz adecuado al tipo de alimento que se envase

• Una vez llena la lata con el producto, se procede a cerrarla herméticamente.

• Para ello se le somete a un proceso de calentamiento apropiado para el tipo de producto que se ha envasado

• Los grados de temperatura y los tiempos de proceso, dependen del alimento y en función de las variables de alta ó baja acidez propias del producto.

• Después del calentamiento el producto se somete a un enfriamiento. Este tratamiento térmico garantiza la destrucción de los organismos que pudieran causar trastornos a la salud de los seres humanos.




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Conserva o semiconserva.

• Elaborados a base de productos de origen vegetal ( en este caso frutas ) con o sin adición de otras sustancias permitidas , sometidos a tratamientos autorizados ( esterilización , congelación , deshidratación y otros autorizados ) que garanticen su conservación , y contenidos en envases apropiados .

• En la semiconservas, los tratamientos estabilizarán los alimentos solamente durante un tiempo determinado

• Semiconserva significa que el alimento está conservado crudo, macerado con algún conservante natural como la sal o el vinagre, pero sin pasar por el proceso de esterilización, es decir está crudo, macerado

• Normalmente el alimento en semiconserva ha de conservarse en frío.




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Clasificación de los agentes conservantes Modo de acción Agente conservante Forma de actuación Inactivación de los Calor Pasteurización

microorganismos Esterilización

Radiaciones Radicidación

Radurización

Radappertización

Inhibición o retardamiento Frío Refrigeración

de la multiplicación de los Congelación

microorganismos Disminuir cantidad Desecación

de agua (disminuir Añadir sal

actividad agua) Añadir azúcar

Añadir glicerol

Añadir solutos o combinaciones anteriores

Disminución de la cantidad Envasar al vacío

de oxígeno Envasar en nitrógeno

Aumento de la cantidad CO2 Envasar en CO2

Acidificación Añadir ácidos

Fermentación láctica y acética

Alcohol Fermentación

Adición de conservadores lnorgánicos (por ej.sulfitos,nitritos)

Orgánico (por ej., sorbatos, benzoatos, parabenos* etc.) Antibióticos (por ej. nisina) Humo




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Restricción de la Control de la microestructura Emulsiones (agua/aceite)

llegada de micro-

organismos a los Descontaminación Ingredientes

alimentos Materiales de envasado, por ej., con agentes químicos (HCI, H202) calor, radiaciones ionizantes o X; no ionizantes)

Manipulación aséptica Tratamiento super limpio

o limpio Tratamiento aséptico

Envasado Envasado aséptico o limpio




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CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOS

De A a B, fase de latencia;

De B a C, fase de aceleración positiva;

De C a D), fase logarítmica o exponencial;

De D a E fase de aceleración negativa;

De E a F, fase estacionaria máxima,

De F a G, fase de muerte acelerada;

De G a H, fase de muerte: y

De H a I, fase de supervivencia.




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APLICACIONES EN LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS En la conservación de alimentos (en la prevención de sus alteraciones) tiene una gran

importancia prolongar cuanto sea posible la fase lag y la fase de aceleración positiva.

• Aportando el menor número posible de microorganismos, es decir reduciendo el grado de contaminación; cuanto menor es el número de microorganismos, más se prolonga la fase lag.

• Evitando la adición de microorganismos en fase de crecimiento activo (procedentes de la fase de crecimiento logarítmico). Estos microorganismos pueden estar creciendo en los recipientes, en el equipo o en los utensilios que entran en contacto con los alimentos.

• Mediante uno o más factores adversos del medio: Nutrientes, humedad, temperatura, pH, y potencial de O-R adversos, o existencia de sustancias inhibidoras. Cuanto más adversas sean las condiciones del medio, tanto más tiempo se retardará la iniciación de la multiplicación microbiana.




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• Mediante daño real a los microorganismos con distintos

sistemas de tratamiento, como el calentamiento o la

irradiación. Así por ejemplo, se ha comprobado que, para

crecer, las bacterias o sus esporas que han sido sometidas a

tratamientos térmicos subletales necesitan un medio de

cultivo más rico que el que necesitan los organismos que no

han estado sometidos a temperaturas elevadas. Muchas

veces, una combinación de los distintos sistemas tendentes a

retardar la iniciación de la multiplicación de los

microorganisrnos es suficiente para conferir al alimento la

vida de almacén deseada.




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• A partir de la curva de crecimiento se puede calcular el tiempo de generación de los microorganismos, es decir, el tiempo que transcurre entre la formación de una célula hija y su división para dar dos nuevas células.

• El tiempo de generación será más corto durante la fase de crecimiento logarítmico, y su duración dependerá de las condiciones existentes en el medio mientras se están multiplicando los microorganismos, es decir, – del tipo de alimento, de su pH, de la temperatura, del

potencial de O-R, de la humedad disponible y de la presencia de sustancias inhibidoras.

– El tiempo de generación se acorta conforme las condiciones del medio se vuelven favorables, mientras que se prolonga conforme dichas condiciones se vuelven menos favorables.




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• Cualquier modificación del medio que prolongue el tiempo de generación prolongará el tiempo de conservación del alimento de forma más que proporcional. – Un descenso de la temperatura, por ejemplo, prolongará

el tiempo de generación y por lo tanto el tiempo de conservación.

– Si partimos de una sola célula, y ésta se divide cada 30 minutos, transcurridas 10 horas habrá aproximadamente 1 millón de células, pero sólo unas 1.000 células si el tiempo de generación es de 60 minutos, y sólo 32 células si es de 120 minutos.

– Esto pone de relieve la importancia que tiene evitar la contaminación de los alimentos con microorganismos que se encuentran en fase de crecimiento logarítmico, ya que cuando su tiempo de generación es el mínimo, la fase lag será corta, o no existirá, y

• la multiplicación de los microorganismos continuará a su velocidad máxima




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Prevención de la descomposición microbiana

• Se evitará la descomposición microbiana de los alimentos si se destruyen (o eliminan) todos los microorganismos que producen alteraciones y se evita que se vuelvan a contaminar. No obstante, por el mero hecho de detener la multiplicación de los microorganismos no necesariamente se evita su descomposición, ya que pueden seguir teniendo actividad células microbianas viables o sus enzimas.

• La destrucción de los microorganismos mediante la mayoría de los procedimientos que se utilizan con esta finalidad, cuando en el alimento existe un número inicial más reducido, aquélla es más fácil que cuando su número inicial es más elevado; esto pone de relieve la importancia que tiene la contaminación.

• Cuando los alimentos han de ser sometidos a tratamiento térmico, tienen especial importancia tanto el aporte corno la producción de microorganismos resistentes al agente letal que se está empleando, como por ejemplo, el aporte o la producción de esporas bacterianas termorresistentes. Las células vegetativas de los microorganismos que se encuentran en la fase de crecimiento logarítmico son menos resistentes a los tratamientos letales, mientras que son más resistentes si se encuentran en la etapa final de la fase lag o en la fase estacionaria máxima de crecimiento.




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FACTORES QUE DETERMINAN EL TIEMPO NECESARIO PARA QUE EL

CENTRO DE ALIMENTO CONTENIDO EN EL RECIPIENTE ALCANCE LA

TEMPERATURA DE ESTERILIZACIÓN

• Material de que está hecho el recipiente. Un recipiente de vidrio se calienta a una velocidad más lenta que una lata de metal.

• Tamaño y forma del recipiente. Cuanto de mayor tamaño es una lata, tanto más tiempo tardará en alcanzar una determinada temperatura en el centro, ya que en la lata de mayor tamaño la distancia hasta el centro es mayor, y su superficie en relación con su volumen, o con su peso, es menor. Por consiguiente, las latas de mayor tamaño tardan proporcionalmente más tiempo en calentarse, aunque en el centro no alcanzan una temperatura tan alta como en el resto del contenido.

– La forma de la lata es la que determina la longitud del radio; una lata de forma cilíndrica alargada se calentará más rápidamente que un volumen igual del mismo alimento con tenido en una lata de forma cilíndrica de radio mayor.




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• Temperatura inicial del alimento. De hecho, la temperatura del alimento que contiene la lata cuando se introduce en la caldera (esterilizador de vapor), prácticamente no hace variar el tiempo necesario para que el centro de la lata alcance la temperatura de la caldera, ya que un alimento cuya temperatura inicial es baja se calienta con mayor rapidez que el mismo alimento con una temperatura inicial más elevada.

– No obstante, el alimento cuya temperatura inicial es más elevada permanece durante más tiempo dentro del intervalo de temperaturas letales para los microorganismos, y, por lo tanto, su temperatura media durante el calentamiento es más elevada que la del alimento enlatado cuya temperatura inicial es menor.

– A la hora de someter a tratamiento térrnico alimentos enlatados que se calientan lentamente, como por ejemplo el maíz con nata, la calabaza y la carne, es importante que la temperatura inicial del alimento sea elevada.




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• Temperatura de la caldera. Latas de alimentos de forma

y tamaño iguales, introducidas en calderas a temperaturas

diferentes, alcanzan las respectivas temperaturas

prácticamente al mismo tiempo; no obstante, en la caldera

que se encuentra a una temperatura más elevada, el

calentamiento sería más rápido, y, por lo tanto, el alimento

alcanzaría antes las temperaturas letales.




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Consistencia del contenido de la lata y tamaño y forma de las piezas.

Todos estos parámetros influyen de forma importante en la penetración

del calor. Tanto el tamaño como el comportamiento de las piezas de

alimento y cuanto les ocurre durante su cocción, justifica su división en

tres categorías:

• Píezas que conservan su identidad, es decir, que no se cuecen aparte. Son ejemplos de este tipo de alimentos:

– los guisantes, las ciruelas, las remolachas, los espárragos, y el maíz de grano entero.

– Si las piezas son pequeñas y se encuentran en salmuera, como ocurre en los guisantes, su calentamiento tiene lugar como si se encontrasen en agua.

– Si los trozos son grandes, su calentamiento es más lento debido a que el calor tiene que penetrar hasta el centro de los trozos antes de que el líquido pueda alcanzar la temperatura de la caldera.

– Las raíces de remolacha de gran tamaño y los tallos gruesos de espárragos se calientan de modo más lento que estas mismas hortalizas cuando las piezas son de menor tamaño.




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• Piezas que se cuecen aparte y se ablandan o se vuelven viscosas.

Este tipo de alimentos se calientan lentamente porque el calor penetra

principalmente por conducción más que por convección. Esto tiene

lugar en el maíz de tipo nata, en el calabacín, en la calabaza, y en las

batatas.




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• Píezas que forman capas. Los espárragos se disponen de forma vertical en el interior de la lata; por consiguiente, las corrientes de convección circulan principalmente de arriba hacia abajo. Las espinacas forman capas horizontales, produciendo un efecto «pantalla» que obstaculiza las corrientes de convección

– La formación de capas está influida en gran parte por el grado de llenado de la lata.

• La consistencia del contenido de la lata está influida por la adición de algunas salsas. La adición de salsa de tomate a las alubias cocidas retarda más que la salsa corriente la penetración del calor. El almidón obstaculiza las corrientes de convección conforme su concentración se aproxima al 6 %, si bien cuando aumenta más su concentración ejerce un escaso efecto adicional. El cloruro sódico nunca se añade en concentraciones lo suficientemente elevadas como para que influya en la velocidad de calentamiento.

• La velocidad de penetración del calor disminuye conforme aumenta la concentración de azúcar, aunque este efecto es contrarrestado en parte por la importante disminución de la viscosidad de las soluciones de azúcar,

incluso de las concentradas, cuando aumenta la temperatura.




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• Rotación y agitación. Tanto la rotación como la agitación durante el tratamiento del recipiente que contiene el alimento, acelerarán la penetración del calor si el alimento es totalmente líquido, aunque en algunos alimentos también pueden ocasionar modificaciones físicas no deseables. Tienen relativamente poca influencia en la duración del tratamiento térmico de aquellos alimentos que permiten la libre circulación de las corrientes de convección y cuyas piezas son muy pequeñas, como ocurre en los guisantes.




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• La agitación en cambio, resulta muy útil en aquellos alimentos que se disponen formando capas, como ocurre en las espinacas, en los tomates, y en los melocotones partidos en mitades. En las plantas conserveras con maquinaria más anticuada, no resulta práctico voltear las latas a una velocidad superior a las 10 a 12 r.p.m., si bien existen máquinas más modernas que permiten el volteo cabeza con cabeza a mayores velocidades. La rotación se emplea con buenos resultados en la leche evaporada enlatada, mientras que la agitación se emplea en aquellos alimentos que se presentan en forma de pastas o de purés. Existe un procedimiento para tratar el maíz de grano entero en salmuera que emplea el calentamiento en una caldera de cocción continua, que contiene un líquido de elevado punto de ebullición, en la que el contenido de las latas se mezcla mediante un cilindro o mediante tambores giratorios existentes en su periferia.




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• La operación del enfriamiento de las latas se basa en los

mismos principios de transmisión del calor que el tratamiento

térmico. Se recomienda el enfriamiento rápido y forzado

porque es posible regularlo perfectamente. Un enfriamiento

demasiado lento puede ocasionar la sobrecocción del

alimento y es posible que permita el crecimiento de

microorganismos termófilos.




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Grupos de Aditivos

• COLORANTES

• CONSERVANTES

• ANTIOXIDANTES

• ESTABILIZANTES.

• SINÉRGICOS DE ANTIOXIDANTES

• SECUESTRANTES DE METALES

• GELIFICANTES

• EMULSIONANTES

• ESPESANTES

• POTENCIADORES DEL SABOR

• EDULCORANTES BAJOS EN CALORÍAS

• HUMECTANTES

• ANTIAPELMAZANTES

• REGULADORES DEL PH

• OTROS ADITIVOS:

– acidulantes y correctores de acidez,

– distintas sustancias minerales,

– antiaglutinantes,

– antiespumantes,

– sustancias para el tratamiento de harinas etc.

– Los aromas son un grupo con características especiales, tanto por el gran número de sustancias presentes en este grupo como por las peculiaridades de la legislación que les afecta. También tienen gran interés los enzimas, cada vez más utilizados por la industria alimentaria en diferentes aspectos del procesado, aunque no sean propiamente aditivos.




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Código E.

• Conservantes:

– entre E 200 (ácido sórbico) y E 290 (CO2)

• Antioxidantes:

– entre E 300 (ácido ascórbico) y E 385 (etilenodiamino tetracetato cálcico)

• Estabilizantes, espesantes, emulgentes y gelificantes:

– entre E 400 (ácido algínico) y E 585 (lactato ferroso)

• Potenciadores de sabor:

– entre E 620 (ácido glutámico) y E 900 (dimetilpolisiloxano)

• Agentes de recubrimiento:

– entre E 901 y E 914 • Gases:

– entre E 938 (argón) y E 948 (oxígeno)

• Edulcorantes:

– entre E 950 y E 967




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Código H. Se codifican con la letra H más cuatro cifras los aditivos admitidos en

España pero no autorizados en todos los países europeos.

• edulcorantes artificiales: H-6880

• Ciclamato. H-6881

• Ciclamato cálcico. H-6882

• Ciclamato sódico. E-954

• Sacarina H-6884

• Sacarina sódica H-6886

• Sacarina cálcica H-6887

• Almidones modificados: H-4381

• Almidones tratados por ácidos. H-4382

• Almidones tratados por álcalis. H-4383

• Almidones blanqueados. H-4384

• Adipato de dialmidón acetilado. H-4385

• Eter glicéndo de dialmidón. H-4386

• Eter glicérido de dialmidón acetilado. H-4387




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I.D.A.

• La Ingesta Diaria Admisible (IDA) se define como:

– la cantidad de aditivos que puede ingerir el consumidor

diariamente, a lo largo de su vida, sin efectos adversos.

– Se expresa en miligramos de aditivo por kilogramo de peso

corporal.

– El concepto de la IDA lo emplean las agencias reguladoras para

establecer los niveles de inocuidad de los aditivos en los

alimentos.




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ASPECTOS TOXICOLÓGICOS Y TECNOLÓGICOS DE LOS

ADITIVOS EN LOS ALIMENTOS

• El uso de aditivos debe estar regulado por la ética profesional; deben aportar un beneficio al alimento, ya sea mejorándolo o aumentando su vida útil. No deben encubrir defectos y usarse dentro de las normas de buenas practicas de manufactura nacionales e internacionales. Su exceso significaría que, en vez de ser aditivos, serían contaminantes o se estaría cometiendo un fraude.

• Se han realizado estudios toxicológicos con el objeto de garantizar su inocuidad de consumo. En algunos países la legislación al respecto exige que se realicen diferentes pruebas toxicológicas para demostrar la ausencia de efectos indeseables en humanos. Para esto muchas veces se requieren estudios con dos especies de animales, llevándose a cabo pruebas de toxicidad aguda así como pruebas de toxicidad crónica. Este último tipo de ensayos tratan de reflejar la manera de consumo de un aditivo en la alimentación humana




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• Debido al riesgo toxicológico que pudiese implicar un aditivo, la Organización Mundial de la Salud (OMS), así como la Organización Internacionales para la Agricultura y para la Alimentación (FAO) han sugerido una ingesta diaria aceptable (IDA) en base al peso corporal del individuo, siendo ésta la cantidad de aditivo que puede ser ingerido diariamente en la dieta durante toda la vida, sin que se presente un riesgo para la salud humana y su fundamento se basa en estudios de toxicidad aguda y crónica.

• Además, se debe aplicar un factor de seguridad que en general corresponde a una concentración 100 veces menor respecto a la dosis en la cual no fueron detectados efectos adversos en animales.

• Por otro lado, los altos costos de las pruebas toxicológicas agudas que en 1981 tenían un precio que oscilaba de 7.840 a 56.000 dólares o de las crónicas de 224.000 a 504.000 dólares, han hecho que el número de nuevos aditivos sea cada vez menor y que varios de los ya existentes reafirmen su uso, por haber sido ampliamente utilizados sin que hasta la fecha se hayan registrado casos de intoxicación. Por ejemplo, en los Estados Unidos de América, se tiene una clasificación para aditivos que a través de los años han demostrado ser inocuos para la salud humana, siendo conocidos como "GRAS" (Generally Recognized as Safe) o sea "generalmente reconocidos como seguros".

• Sin embargo, esta clasificación no es absoluta ya que algunos han sido reconsiderados respecto a su seguridad de empleo en alimentos, como en el caso del Rojo II . Además de las pruebas toxicológicas antes mencionadas, hay otras como los ensayos que detectan mutaciones, alteraciones durante el embarazo, alergias, teratogénesis, etc.




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En la eficacia tecnológica, las razones que justifican

la necesidad de su uso

(Comisión del Codex Alimentarius FAO/OMS) son:

1. Conservar la calidad nutritiva del alimento 2. Proporcionar componentes esenciales a alimentos destinados a grupos de consumidores con necesidades nutritivas especiales 3. Aumentar o mejorar la conservación, estabilidad o caracteres organolépticos de un alimento, sin que se altere su calidad 4. Ayudar a la fabricación, transformación, preparación, tratamiento, envasado, transporte o almacenamiento de los alimentos, condición de que no se empleen para ocultar defectos.




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La evaluación de la seguridad de un aditivo

alimentario tendrá en cuenta:

1. Los aspectos fisicoquímicos y biológicos de las sustancias así como sus analogías con otros productos para los cuales existen datos cinéticos y toxicológicos 2. Tipo de alimentos en los que eventualmente se empleará 3. Frecuencia previsible de exposición (consumo) por eres humanos 4. Evaluación toxicológica del aditivo, a través de los diferentes estudios de toxicidad 5. Posibles problemas de toxicidad que pudieran derivarse del uso normal del aditivo




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Los estudios de toxicidad se realizan en el

laboratorio y con animales de experimentación e

incluyen:

1. Estudios bioquímicos: velocidad y grado de

absorción, distribución, metabolización y

eliminación

2. Toxicidad aguda, subcrónica y crónica

3. Cinética y biotransformación

4. Efectos sobre reproducción

5. Mutagénesis

6. Carcinogénesis

7. Efecto sobre el comportamiento




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Manifestaciones tóxicas de los

aditivos alimentarios:

• Pueden detectarse en animales de laboratorio a través de cambios funcionales y alteraciones inmunitarias.

• Las alteraciones inmunitarias mas comunes son las sintomatologías variadas de tipo:

– Cutánea

– Oculares (conjuntivitis)

– Respiratoria

– Digestiva

– Nerviosa (cefaleas)

– Articulares

– Renales

– Shock anafiláctico

• Las manifestaciones funcionales mas frecuentes observadas son:

– Variaciones del peso,

– Efectos laxantes,

– Alteraciones del comportamiento y en el sistema nervioso central




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Entre los aditivos implicados están: (solo como mínimos ejemplos y no generalizado para todas las personas)

• Algunos colorantes como la tartrazina y edulcorantes artificiales: sacarina, aspartame y ciclamato, originan:

– urticaria y asma;

• Antioxidantes: BHA (butil hidroxi anisol) y BHT (butil hidroxi tolueno) originan:

– urticaria y asma;

• Conservantes como el nitrito sódico genera

– urticaria crónica,

• Benzoatos, sulfitos producen

– asma, urticaria, shock anafiláctico;

• Espesantes y gelificantes responsables de la aparición de

– shock anafiláctico y/o angioedema.

• Otros, presentan manifestaciones orgánicas no neoplásicas como son

– hepatomegalia, cálculos urinarios, tumores de vejiga, agrandamiento del ciego, ligeras alteraciones hematológicas, etc.

• Colorantes y Nitrosaminas originan:

– alteraciones neoplásicas

• De cualquier modo, los aditivos alimentarios parecen más exacerbar una condición preexistente que inducirla.




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• Los mecanismos alérgicos están raramente involucrados, aunque la inmunoglobulina G pueda estar implicada en algunos individuos asmáticos sensibles a los sulfitos.

• Cobra cada vez más importancia el estudio de las posibles biotransformaciones de los aditivos en el alimento, durante la preparación y almacenamiento e incluso en el interior del organismo así como las interacciones entre aditivos e impurezas.




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Algunos aspectos de los aditivos que

pueden generan mayor riesgo a la salud

debido a su consumo :

• bromato de potasio,

• nitrito de potasio

• sulfito de sodio.




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El bromato de potasio

• Mejorador en la harina para mantener la textura de los alimentos farináceos

• Se lo ha retirado de la lista en muchos paises, debido a las numerosas intoxicaciones registradas y apoyada por las Monografías del Comité de Expertos de Aditivos Alimentarios (JECFA) que desaconsejan su uso por riesgo de carcinogenicidad

• Los responsables de la intoxicación es el ácido hidrobrómico que se genera en el estómago como producto de degradación y genera irritación gastrointestinal

• la capacidad fuertemente oxidante del bromato facilita su penetración en las membranas biológicas y contribuye a los efectos observados a nivel renal y óptico

• La sordera puede ser un efecto secundario a la degradación de las células externas de la cóclea. A nivel renal puede provocar necrosis tubular con edema intestinal




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El nitrito de sodio o de potasio

La principal manifestación tóxica debida a la ingestión

de nitrito es la metahemoglobinemia que afecta

fundamentalmente a los niños lactantes.

se lo utiliza en:

Industria láctea evitando la hinchazón de algunos tipos de quesos (Gouda) provocada por la acción microbiana

La concentración recomendada por el Comité FAO/OMS es de 200 mg/L de leche empleada en la elaboración de quesos que ha sido reducida en algunos países hasta 100mg/L , encontrándose niveles residuales en el queso de 50 mg/Kg.




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En el curado de las carnes

• Se lo usa por sus múltiples funciones dado que actúa como agente antimicrobiano (inhibidor del Clostridium botulinum), sobre el mantenimiento del color rojo de los productos curados y sobre las propiedades organolépticas del sabor y aroma

• La principal preocupación por el consumo de nitrito en particular por su empleo en la industria carnea ha sido la formación de nitrosaminas en los productos cárnicos curados, así como la síntesis de estos compuestos in vivo a partir de sus precursores y la potencialidad carcinogénica elevada de estos N-nitrosos compuestos.

• Las nitrosaminas se convierten en especies electrofílicas tras una hidroxilación, formándose a continuación compuestos hidroxialquilo e iones alquilcarbonio activos




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• Las nitrosaminas son sustancias de acusada toxicidad que causan necrosis hepática en animales y humanos, oclusión fibrosa de las venas y hemorragia pleural y peritoneal en animales.

• La intoxicación crónica produce fibrosis hepática, proliferación de conductos biliares, hiperplasia hepática

• Las nitrosaminas son mutágenos y carcinógenos en roedores y producen cáncer en una serie de órganos que incluyen el hígado, tracto respiratorio, riñón, vejiga urinaria, esófago, estómago, páncreas.

• Los niveles permitidos de nitritos en carnes curadas han bajado de 200 a 120 ppm. Además la adición conjunta de ácido ascórbico previene la formación de nitrosaminas. La prohibición de este aditivo no se contempla debido al peligro del crecimiento de Clostridium botulinum que pude ocurrir en alimentos cárnicos en ausencia de nitritos.




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Los agentes sulfitantes o sulfitos

• Antioxidantes y agentes reductores para la inhibición de reacciones catalizadas por enzimas

• Provocan el pardeamiento enzimático y especialmente inhiben el pardeamiento no enzimático

• Previene las pérdidas del ácido ascórbico durante el procesamiento y almacenamiento de frutas y vegetales

• Antioxidante para la protección de lípidos y aceites esenciales

• Efecto antimicrobiano importante sobre las bacterias acéticas y lácticas y en menor grado, sobre hongos y levaduras




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Efectos observados por la ingesta de

sulfitos

• Desencadenan crisis de asma en determinados

grupos de individuos asmáticos

• Reacciones intestinales, urticaria, angioedema,

hipotensión y sensación de picor

• La sensibilidad depende de los niveles

residuales del aditivo en el alimento, del

individuo y del tipo de alimento

• Entre los alimentos implicados:

– Las ensaladas de lechuga sulfitadas




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• Existen aproximadamente 2800 compuestos aprobados como aditivos para uso en los alimentos en EEUU.

• En Europa hay admitidos alrededor de 400. Aproximadamente 1300 de los 2800 son aromatizantes que se usan en muy pequeña cantidad.

• Aunque muchos de estos aditivos han sido usados durante largo tiempo y se consideran sustancias GRAS (generalmente reconocidas como seguras) las intoxicaciones crónicas que se han producido por la presencia en múltiples alimentos, los fenómenos de hipersensibilidad y riesgo de cancerogénesis, hacen que continuamente se estén investigando las posibles acciones de estas sustancias, sus mecanismos de toxicidad y se revisen las IDA de las mismas

Conclusiones:




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Documents

Material de apoyo: OCW proc termicos