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Origem y evolución de la tecnología de alimentos

El inicio de la tecnología de alimentos se remonta a la prehistoria de la humanidad. Con creatividad y talento, de forma empírica, a lo largo de siglos la gente descubrió y perfeccionó medios para preparar y conservar alimentos, dando origen a las bases de varias técnicas de procesamiento utilizadas en la sociedad contemporánea. Con los avances de la ciencia de los alimentos estas técnicas fueron incorporando principios científicos a la experiencia, formando así las bases de la tecnología de alimentos actualmente empleada en la fabricación de ingredientes y productos alimenticios, así como embalajes para el acondicionamiento de alimentos y bebidas procesados.

Para una mejor visualización de la evolución de la tecnología de alimentos se presenta una línea del tiempo que revela hechos que evidencian el surgimiento de diversas técnicas y su perfeccionamiento. Inicialmente, esa línea del tiempo destaca las tecnologías de conservación de los alimentos, desde la antigüedad y épocas más recientes hasta la actualidad, que se constituyeron en las bases para la garantía del abastecimiento y seguridad de los alimentos de las civilizaciones modernas.

Es importante resaltar que la relación de hechos tiene sólo carácter ilustrativo, sin el objetivo de formar un histórico de la tecnología de alimentos que es un asunto mucho más complejo.

Principios básicos de las tecnologías de conservación de alimentos

Básicamente, las tecnologías de conservación actúan para contener o eliminar los microorganismos deterioradores de los alimentos. Los microorganismos presentes en los alimentos pertenecen a los grupos de bacterias, hongos, protozoos y virus, provenientes de varias fuentes de contaminación, entre las cuales el suelo, agua, plantas, equipos y utensilios, tracto intestinal, manipuladores, aire y polvo.

Los alimentos tienen un número muy grande de componentes, siendo que agua, proteínas, grasas o lípidos y carbohidratos están presentes en mayor cantidad. Otros componentes presentes en menor cantidad son minerales, vitaminas y ácidos nucléicos.

Así como el ser humano y otros animales consiguen digerir y aprovechar buena parte de los componentes presentes en los alimentos, los microorganismos también logran hacerlo. Por eso, si los microorganismos tienen contacto con el alimento y las condiciones son favorables, van a promover una especie de digestión (deterioro) de este alimento y lo hace inadecuado para el consumo.

Para que el alimento pueda ser conservado por más tiempo, es necesario destruir total o parcialmente los microorganismos capaces de crecer en el alimento, modificar o eliminar una o más de las condiciones favorables al desarrollo de los microorganismos, o añadir a los alimentos sustancias que impidan su multiplicación.


Condiciones de supervivencia de los microorganismos en los alimentos

Los microorganismos necesitan agua en una forma disponible para crecer. El valor absoluto de actividad de agua proporciona una indicación segura del contenido de agua libre del alimento, siendo ésta la forma ideal de agua usada por los microorganismos. Las bacterias son usualmente más exigentes en cuanto a la disponibilidad de agua libre, seguida de los hongos (mohos y levaduras). Algunos hongos son especialmente tolerantes a la baja actividad de agua. Ejemplos de alimentos con alta actividad de agua: carne, leche y otras bebidas, vegetales enlatados en salmuera, frutas enlatadas en almíbar, etc. Ejemplos de alimentos con baja actividad de agua: mermeladas, harinas, chocolates, miel, fideos, huevos, leche en polvo, etc.

s uno de los principales factores intrínsecos capaces de determinar el crecimiento, la supervivencia o la destrucción de los microorganismos presentes en el alimento. En general, el pH óptimo para el desarrollo de los microorganismos es cercano al neutro (6,5 - 7,5). Cuanto más bajo el pH, es decir, cuanto más ácido, más difícil se vuelve para que los microorganismos crezcan. Los alimentos poco ácidos (pH mayor que 4,5) permiten el crecimiento de la mayoría de las bacterias, mohos y levaduras, mientras que los ácidos o muy ácidos (pH inferior a 4,5) restringen el crecimiento de buena parte de los microorganismos.

La presencia del oxígeno es el factor que más contribuye al aumento del potencial redox de un alimento, medido en milivoltios (mv). Los microorganismos que usan oxígeno (aeróbicos) como hongos, bacterias y levaduras oxidativas, requieren Eh positivo (por encima de + 350 mv). Los microorganismos que no usan oxígeno (anaeróbicos) requieren Eh negativo (por debajo de - 30 mv).

Los tipos de componentes presentes en el alimento, así como sus cantidades relativas determinan qué grupos de microorganismos tienen más probabilidades de que crezca.

Es quizás el factor extrínseco más determinante para el crecimiento microbiano. Cuanto más lejos del rango óptimo, menor es el crecimiento del microorganismo. Sin embargo, es importante resaltar que los diferentes grupos de microorganismos tienen diferentes rangos óptimos de crecimiento. La mayoría de ellos crece mejor entre 20 ° C y 35 ° C, pero hay aquellos que crecen bien a altas temperaturas (termófilos) y a temperaturas bajas (psicotróficas).

Influye directamente en la actividad de agua del alimento, de tal forma que si un alimento de baja actividad de agua es almacenado en ambiente con alta humedad relativa, puede ocurrir el deterioro.

Si el alimento se coloca en un ambiente con menos oxígeno y más CO2, ocurrirá el retraso del deterioro del alimento. Este sistema se llama atmósfera modificada y es muy utilizado. Ciertos vegetales, principalmente frutas, se conservan en atmósfera conteniendo ozono, que no es recomendada para alimentos que contengan mucha grasa, pues acelera la rancificación.

Acción de las tecnologías de conservación de alimentos sobre los microorganismos

Adición de azúcar: funciona de forma análoga a la sal, en la medida en que aumenta la presión osmótica y disminuye la actividad de agua, creando un ambiente desfavorable para la multiplicación de las bacterias y de parte de los hongos. Ejemplos de productos son dulces, mermeladas, frutas cristalizadas, etc.

Alta presión: los alimentos son sometidos a presiones elevadas que inactivan las células de los microorganismos, con o sin aplicación de calor.

Calentamiento óhmico y por radio frecuencia: la aplicación de microondas o radio frecuencia genera calor por medio de la energía dieléctrica resultante de la fricción de las moléculas de agua, siendo así utilizados para la conservación de los alimentos.

Cocción: preparación de alimentos utilizando temperaturas muy altas, como ebullición, fritura y asado.

Concentración: utiliza el calor para remover parte del agua (30 - 60%) de los alimentos, como en el caso de la producción de jugos concentrados, salsas de tomate, leche condensada, dulces, etc..

Congelación: En este método se utilizan temperaturas más bajas que en la refrigeración (usualmente, -10 a - 40ºC), que bajan la actividad de agua y destruyen parte de la población microbiana del alimento debido principalmente a la formación de cristales de hielo dentro de sus células.

Cura: método de conservación que consiste en la adición de sal de curación a los alimentos. Este método también confiere al producto ciertas características sensoriales, como el color rojo o rosado. Normalmente, la sal de curación contiene 99,5% de cloruro de sodio (sal) y 0,5% de nitrito sódico o potasio. Ejemplos: pancetas y carnes.

Ahumado: método de conservación en el cual el alimento es expuesto al humo producido por la combustión incompleta de la madera, haciendo que pierda agua y reciba compuestos con función antiséptica y aromatizante. Además del sabor el alimento gana coloración característica de los alimentos ahumados. Son ejemplos las carnes y algunos derivados, pancetas y ciertos tipos de queso.

Esterilización: tratamiento térmico más intenso que lleva a la destrucción total de los microorganismos presentes, incluyendo las esporas bacterianas, células más resistentes. Normalmente se realizan en equipos llamados autoclaves. Ejemplos son los alimentos enlatados.

Fermentación: crecimiento de bacterias que promueven el desarrollo de acidez, que inhibe el crecimiento de la mayoría de los microorganismos. Es el caso de los yogures, los picles, los salames, etc.

Irradiación con luz ultravioleta: son empleadas para inactivar microorganismos presentes en la superficie de los alimentos y embalajes, así como para la desinfección de superficies que entran en contacto con los alimentos.

La irradiación con rayos gamma: consiste en la aplicación de dosis bajas de radiación gamma, siendo utilizado básicamente para reducir la carga microbiológica de las especias molidas, evitar el brote de patatas y cebollas, controlar la infestación de insectos en la harina de trigo integral y para desinfección de frutas.

Pasteurización: tratamiento térmico que elimina todos los patógenos y parte de los microorganismos presentes en el alimento. Como la eliminación es parcial, la fecha de caducidad del producto es menor, además de ser necesario mantenerlo refrigerado. Es el caso de la leche pasteurizada.

Pulso Eléctrico (PFE): el alimento es sometido a campos eléctricos de pulsos de corta duración y alta intensidad, los cuales inactivan o destruyen los microorganismos indeseables.

Refrigeración: este método reduce la multiplicación de los microorganismos presentes en los alimentos, siendo utilizado como medio de almacenamiento y conservación básica, incluso en nuestros hogares. Las temperaturas aquí utilizadas son superiores a 0 ° C.

Salazón: el principio de este método se basa en la retirada del agua de los alimentos utilizando la sal, disminuyendo la actividad de agua y aumentando así su conservación. Son ejemplos las carnes saladas, bacalao, etc.

Secado: utiliza el calor para remover el agua de los alimentos, produciendo alimentos como vegetales y carnes deshidratadas, pastas alimenticias, leche en polvo, café en polvo, etc.

Secado supercrítico: utiliza el calor para remover el agua de los alimentos, pero con temperaturas más bajas que el secado convencional, generando productos de mejor calidad.

Tratamiento térmico: en el tratamiento térmico se aplican temperaturas que destruyen totalmente los patógenos y que destruyen parcialmente (pasteurización) o totalmente (esterilización - enlatado) los microorganismos deterioradores.

Ultrasonido: Reducción de microorganismos patógenos a temperaturas más bajas.Inactivación enzimática; Inactivación microbiana (preservación).

Uso de aditivos: este método consiste en la adición de sustancias químicas debidamente aprobadas por las autoridades competentes (aditivos) al alimento con el propósito de mejorar su coloración, textura, aroma, consistencia, sabor y también de conservarlos por más tiempo. Algunos ejemplos de este último grupo de aditivos son: benzoatos, sorbatos, bisulfito, nitrito y péptidos antimicrobianos como la nisina.

Otros factores responsables del deterioro de los alimentos

Una parte considerable de los efectos de la degradación causada por los microorganismos se debe a la acción de las enzimas que producen y liberan en el alimento. Las enzimas son moléculas catalizadoras, es decir, tienen la propiedad de acelerar las reacciones químicas. Las proteasas son enzimas que degradan proteínas, produciendo péptidos y aminoácidos, que pueden causar varias alteraciones indeseables en el alimento como sabor amargo. Las lipasas son enzimas que degradan las grasas, que también pueden llevar a cambios indeseables como la rancidez. Sin embargo, los alimentos pueden contener sus propias enzimas, que también contribuyen a su deterioro.

El deterioro del alimento puede aún darse por reacciones químicas espontáneas, es decir, no catalizadas por enzimas. Un ejemplo es la reacción del rancio oxidativo, relacionado a la degradación de grasas saturadas. La oxidación es una de las causas más importantes del deterioro de los alimentos, pudiendo conducir a la pérdida de sabor y color, a la modificación de la textura ya la formación de compuestos tóxicos. Es por eso que a los alimentos pasibles de sufrir oxidación se añaden aditivos con propiedades antioxidantes como ácido ascórbico, tocoferol y varios otros.

Los factores físicos como la luz y la temperatura también pueden causar cambios en el alimento. Un ejemplo es el proceso oxidativo acelerado por la luz, o fotooxidación.