PROCESOS DE CONSERVACIN DE ALIMENTOSPROCESOS DECONSERVACIN DEALIMENTOSANACASPVANACLOCHACatedrtica de Tecnologa de Alimentos Escuela Tcnica Superior deIngenierosAgrnomos Universidad Pblica de NavarraJOS ABRIL REQUENAProfesor Titular Escuela Universitaria de Tecnologa de Alimentos Escuela Tcnica Superior de IngenierosAgrnomos UniversidadPblica de NavarraSegunda edicincorregidaCoedicinA.Madrid Vicente,Ediciones Ediciones Mundi-Prensa2003GrupoMundi-PrensaMundi-PrensaLibjros,s.a.Castello,37^ 280Qi>Madrid Tel.91436 37.00-Fax 915753998 E-mail:llbrerla@mundiprensa.es Internet: -www.mundlprensa.com*Mundi-PrensaBarcelona EditorialAedos,s.a.ConseildeCent,391-08009Barcelona Tel.93488 3492-Fax 9348776 59 E-mail:barcelona@mundiprensa.es*Mundi-PrensaMxico,s.a.deC.V.RioPnuco,141-Col.Cuauhtmoc 06500Mxico,D.F.Tel.: 00 525 55 533 56 58 - Fax: 00 525 55 514 67 99 E-mail:mundiprensa@mundiprensa.com.mxA.MadridVicente,EdicionesAlmansa,94- 28040Madrid Tel.915 3369 26-Fax 915 53 02 86 E-mail:amadrid@acta.es Internet:www.amvediciones.com2003, Ana CaspVanaclocha Jos Abril Requena 2003, EdicionesMundi-Prensa Depsito Legal:M.42.281-2003 ISBN:84-89922-96-9(AMV)ISBN:84-8476- 169-X(Mundi-Prensa)1.a edicin19992.aedicin 2003Nosepermitelareproduccintotaloparcialdeestelibronielalmacenamiento enunsistemainformtico,nilatransmisindecualquierformaocualquier medio,electrnico,mecnico,fotocopia,registrouotrosmediossinelpermiso previoypor escritodelostitulares delCopyright.IMPRESO EN ESPAA - PRINTED IN SPAINImprime:ArtesGrficas Cuesta, S.A.Sesea,13.28024 MadridIndicePANORAMAHISTRICODELACONSERVACINDEALIMENTOS.......................................................................................................191.ORGENES DE LOS PROCESOS DE CONSERVACIN DE ALIMENTOS.............................................................................................................192.NICOLAS APPERT Y LOSORGENES DE UNAINDUSTRIA..........223.DETERIORO MICROBIANO DE LOS ALIMENTOS......................... 254.ORGENES Y DESARROLLO DEL FRO INDUSTRIAL................... 28BIBLIOGRAFA..........................................................................................32PARTE IBASESDE LACONSERVACIN DE ALIMENTOSCaptulo I.ALTERACIN DE LOS ALIMENTOS........................... 351.INTRODUCCIN....................................................................................... 352.FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA ALTERACIN DE LOS ALIMENTOS................................................................................................... 382.1.Temperatura....................................................................................... 382.2.Humedad y sequedad.......................................................................... 382.3.Aire y oxgeno..................................................................................... 392.4.Luz....................................................................................................... 402.5.Accin combinada de diferentes factores...........................................403.PRINCIPALESCAUSASDE LA ALTERACIN DE LOS ALIMENTOS............................................................................................................. 413.1.Causas qumicas................................................................................. 418Indice3-1.1.Pardeamienlo no enzimtico (Reaccin de Maillard)................413.1.2.Enranciamiento de los lipidos..................................................443.2.Causas biolgicas.............................................................................. 443.2.1.Enzimas naturales de los alimentos........................................... 453.2.2.Microorganismos...................................................................... 453.2.2.1.Efectos del metabolismo de los microorganismos en los alimentos.................................................................... 463.2.2.2.Origen de los microorganismos en los alimentos483.2.2.3.Principales grupos de microorganismos causantes de alteraciones.................................................................... 493.2.2.3.1.Bacterias.................................................... 503.2.2.3.2.Mohos........................................................ 533.2.2.3.3.Levaduras.................................................. 544.CINTICA DEL DETERIORO DE LOS ALIMENTOS Y PREDICCINDE LA VIDA TIL................................................................................... 544.1.Reaccin de orden cero...................................................................... 574.2.Reaccin de primer orden..................................................................594.3.Efecto de la temperatura.................................................................... 614.4.Determinacin de los parmetros cinticos....................................... 665.APLICACIN DE LACINTICADELDETERIORO DE LOS ALIMENTOS EN LA PREDICCIN Y CONTROL DE LA VIDA TIL..69Captulo H.MTODOS INDUSTRIALES DE CONSERVACIN DEALIMENTOS........................................................................731.FUNDAMENTOS DE LA CONSERVACIN DE ALIMENTOS.......... 732.FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DESARROLLO MICROBIANO762.1.Incidencia del p H ............................................................................... 762.2.Necesidades de agua............................................................................792.3.Potencial de xido-reduccin............................................................ 812.4.Sustancias inhibidoras........................................................................812.5.Temperatura................................................................. 823.PROCEDIMIENTOS UTILIZADOS EN LA CONSERVACIN DE ALIMENTOS................................................................................................... 833.1.Procedimientos basados en la disminucin del p H .................853.2.Procedimientos basados en la reduccin del agua disponible......... 863.3.Procedimientosbasadosenlavariacindelpotencialdexido- reduccin........... 863.4.Procedimientos basados en la utilizacin de sustancias inhibidoras863.5.Procedimientos basados en la utilizacin de calor o f r o ......873.6.Procedimientos basados en la aplicacin de varios principios. . . . 874.MTODOS INDUSTRIALES DE CONSERVACIN........................... 87BIBLIOGRAFA......................................................................................... 89ndice9PARTE nMTODOSBIOLGICOSDECONSERVACINCaptuloIII.CONSERVACIN POR FERMENTACIN..............931.INTRODUCCIN......................................................................................932.MICROORGANISMOS DE IMPORTANCIA INDUSTRIAL PARA LA CONSERVACIN DE ALIMENTOS.......................................................952.1.Levaduras........................................................................................... 952.2.Bacterias..............................................................................................972.2.1.Bacterias lcticas...................................................................... 972.2.2.Bacterias acticas...................................................................... 992.3.Mohos................................................................................................. 993.EL PROCESO DE FERMENTACIN.....................................................1014.TIPOS DE FERMENTACIONES............................................................ 1024.1.Glicolsis..............................................................................................1024.2.Fermentacin alcohlica.................................................................... 1054.3.Fermentacin lctica.......................................................................... 1084.3.1.Fermentacin homolctica.........................................................1094.3.2.Fermentacin heterolctica.........................................................1094.4.Otras fermentaciones.......................................................................... 1114.4.1.Fermentacin actica................................................................ 1114.4.2.Fermentacin malolctica...........................................................1124-4.3.Fermentacin maloalcohlica.....................................................1134.4.4.Fermentacin propinica.......................................................... 1134.4.5.Fermentacin butrica................................................................ 1144.4.6.Fermentacin 2.3-butilenglicol.................................................1154.4.7.Fermentacin cido-mixta.........................................................1154.5.Productos derivados del cido pirvico producido en la glicolsis. . . 1165.APLICACIONES DE LOS PROCESOS FERMENTATIVOSA LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA............................................................. 1175.1.Productosderivados de la fermentacin alcohlica......................... 1195.2.Productosderivados de la fermentacin lctica............................... 121BIBLIOGRAFA............................................................................................ 123PARTE III CONSERVACIN PORCALORCaptulo IV.FUNDAMENTOSDELOSTRATAMIENTOSTRMICOS....................................................................................1271.INTRODUCCIN........................................................................................ 1272.CINTICA DE LA DESTRUCCIN DE LOS MICROORGANISMOS1282.1.Efecto del tiempo de proceso.............................................................. 1282.2.Efecto de la temperatura de proceso.................................................1312.3.Modelos ms complejos de destruccin trmica............................... 1353.ACCIN DEL CALOR SOBRE LOS CONSTITUYENTES DE LOS ALIMENTOS................................................................................................... 1363.1.Accin sobre el agua de constitucin................................................ 1363.2.Accin sobre los lpidos...................................................................... 1363.3.Accin sobre los glcidos.................................................................... 1373.4.Accin sobre las protenas.................................................................. 1373.5.Accin sobre las vitaminas................................................................ 1383.6.Estudio en conjunto: efecto de la coccin sobre las propiedades organolpticas de los alimentos...................................................................... 1383.6.1.Productos de origen animal: carnes...........................................1383.6.2.Productos de or2en vesetal.......................................................1393.7.Cintica de los cambios en los constituyentes de los alimentos1394.CUANTIFICACIN DE LOS TRATAMIENTOS TRMICOS............1425.CINTICA DE LA PENETRACINDE CALOR EN LOS PRODUCTOS ENVASADOS..................................................................................... 1456.CLCULO DEL VALOR ESTERILIZADOR DE UN TRATAMIENTO1507.PREDICCIN DEL VALOR ESTERILIZADOR DE UN TRATAMIENTO1527.1.Simulacin de la curva de penetracin de calor para un producto quese caliente por conveccin.................................................................. 1527.2.Simulacin de la curva de penetracin de calor para un producto quese caliente por conduccin.................................................................. 1547.3.Simulacin de la curva de penetracin de calor para productos slidos envasados en lquido de cobertura...............................................1578.OPTIMIZACIN DEL TRATAMIENTO TRMICO........................... 1588.1.Determinacin deltratamiento trmico capaz de conseguir la estabilidad................................................................................................. 1598.2.Eleccin de las condiciones de proceso...............................................160Captulo V.PASTEURIZACIN............................................................ 1631.OBJETIVOS............................................................................................... 1632.ELECCIN DE LASCONDICIONES DE PASTEURIZACIN1643.EQUIPOSEMPLEADOS EN LA PASTEURIZACIN DE LQUIDOSSIN ENVASAR........................................................................................... 1653.1.Generalidades sobre cambiadores de calor....................................... 1653.1.1.Circulacin de los fluidos.......................................................... 1653.1.1.1.Flujo en contracorriente...............................................1653.1.1.2.Flujo en paralelo........................................................ 1673.1.2.Transmisin de calor................................................................ 1683.2.Cambiadores de calor tubulares........................................................ 16910ndicendice113.2.1.Cambiadores de tubos coaxiales................................................ 1693.2.2.Cambiadores de superficie rascada...........................................1713.2.3.Cambiadoresmultitubularcs de envolvente............................... 1723.3.Cambiadores de calor de placas........................................................ 1743.3.1.Tipos de placas..........................................................................1743.3.2.Circulacin de fluidos.............................................................. 1753.3.3.Placas de conexin....................................................................1783.4.Equipos completos para la pasteurizacin en continuo de lquidos sin envasar......................................................1784.EQUIPOS EMPLEADOSEN LAPASTEURIZACIN DE PRODUCTOS ENVASADOS................................................................................... 1814.1.Pasteurizadores por inmersin en bao de agua............................. 1814.2.Pasteurizadores por lluvia de agua.................................................. 182Captulo VI.ESCALDADO.................................................................... 1851.OBJETIVOS............................................................................................... 1852.PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE LOS SISTEMAS DE ESCALDADO........................................................................................................ 1863.EQUIPOS EMPLEADOS EN EL ESCALDADO................................... 1873.1.Escaldadores por vapor......................................................................1873.1.1.Escaldadorespor vapor con cortinas de agua............................. 1883.1.2.Escaldador por vapor con cierres hidrulicos............................. 1883.1.3.Escaldador en lecho fluidizado.................................................. 1893.2.Escaldadorespor agua................................................................ 189Captulo VILESTERILIZACIN........................................................ 1951.OBJETIVOS............................................................................................... 1952.ESTERILIZACIN DE PRODUCTOS ENVASADOS........................... 1962.1.Sistemas de esterilizacin por cargas................................................ 1962.1.1.Calentamiento por vapor de agua saturado............................... 1972.1.2.Calentamiento por mezcla devapor de agua-aire....................... 1992.1.3.Calentamiento por agua sobrecalentada..................................... 2052.1.3.1.Calefaccin por inmersin...........................................2062.1.3.2.Calefaccin por lluvia.................................................2082.1.4.Alimentacinautomatizada delos autoclaves........................... 2112.2.Sistemas continuosde esterilizacin.................................................. 2112.2.1.Esterilizadores hidrostticos...................................................... 2122.2.2.Esterilizadores neumohidrostticos...........................................2182.2.3.Esterilizadores conlinuos.......................................................... 2202.2.4.Esterilizadores por llama directa.............................................. 2263.ESTERILIZACIN DE PRODUCTOS SIN ENVASAR......................... 2283.1.Sistemas directos de esterilizacinUHT..........................................2293.1.1.Proceso por inyeccin devapor en el producto.........................22912ndice3.1.2.Proceso por inyeccin del producto en vapor............................. 2303.2.Sistemas indirectos de esterilizacin UHT........................................231CaptuloVIII.COCCIN....................................................................... 2331.OBJETIVOS..............................................................................................2332.SISTEMAS DE COCCIN POR CARGAS............................................ 2342.1.Hornos de coccin.............................................................................2342.2.Marmitas de coccin abiertas........................................................... 2343.SISTEMAS CONTINUOS DECOCCIN.............................................. 2353.1.Por inmersin.................................................................................... 2353.2.Por extrusin.................................................................................... 2353.2.1.Fundamentos de la coccin-extrusin........................................ 2353.2.2.Los extrusores...........................................................................236BIBLIOGRAFA........................................................................................ 239PARTE IVCONSERVACIN ATEMPERATURASBAJASCaptulo IX.UTILIZACINDE BAJAS TEMPERATURAS ENLACONSERVACINDE ALIMENTOS...........................2451.APLICACIN DEL FRO A LA CONSERVACIN DE PRODUCTOS PERECEDEROS...................................................................................... 2452.PRODUCCIN DE FRO......................................................................... 2472.1.Sistemas mecnicos...........................................................................2472.1.1.Principio de funcionamiento de la mquina frigorfica de compresin de un vapor....................................................................... 2472.1.2.Produccin de temperaturas bajas.............................................. 2512.2.Sistemas criognicos...........................................................................256Captulo X.REFRIGERACIN.................................. 2591.OBJETIVOS DE LA REFRIGERACIN DE ALIMENTOS............... 2591.1.Frutas y hortalizas.............................................................................2591.1.1.Respiracin...............................................................................2591.1.2.Transpiracin.............................................................................2601.1.3.Produccin de etileno............................................................... 2611.1.4.Desarrollo demicroorganismos................................................ 2621.2.Carnes................................................................................................2631.2.1.Modificaciones fsicas durante la refrigeracin......................... 2641.2.2.Modificaciones durante la refrigeracin debidas a microorganismos2652.SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO......................................................... 2662.1.Enfriamiento poraire...................................................................... 269ndice132.1.1.Enfriamiento en cmara frigorfica...........................................2712.1.2.Enfriamiento por presin de aire.............................................. 2722.1.3.Tneles de enfriamiento............................................................ 2732.1.4.Enfriamiento del aire................................................................ 2732.2.Enfriamiento por agua......................................................................2732.2.1.Enfriamiento del agua.............................................................. 2742.2.2.Ventajas del enfriamiento por agua...........................................2752.3.Enfriamiento por vaco......................................................................2752.3.1.Equipos para el enfriamiento por vaco..................................... 2802.3.2.Ventajas del enfriamiento por vaco...........................................2823.CONSERVACIN EN REFRIGERACIN............................................ 2823.1.Temperatura....................................................................................... 2823.2.Humedad relativa............................................................................... 2833.3.Circulacin del aire........................................................................... 2833.4.Incompatibilidad entre los productos almacenados......................... 2853.5.Sistema de estiba y densidad de almacenamiento............................. 2863.6.Renovaciones de a i r e ............... 288Captulo XI.CONGELACIN.............................................................. 2891.EL PROCESO DE CONGELACIN...................................................... 2891.1.Subenfriamiento................................................................................. 2891.2.Nucleacin........................................................................................... 2901.3.Crecimiento de los cristales................................................................ 2911.4.Recristalizacin durante el almacenamiento del congelado..............2921.5.El estado vitreo................................................................................... 2932.EFECTOSDE LACONGELACIN SOBRE LOS ALIMENTOS2952.1.Modificacin de la estructura por efecto de la congelacin..............2952.1.1.Daos mecnicos provocados por el incremento de volumen del agua al congelarse....................................................................2952.1.2.Daosmecnicos provocados por la migracin del agua2962.2.Daos cansados por los cambios en la disposicin de los solutos. . . 2962.3.Influencia de la congelacin sobre la flora de los alimentos............2963.PREDICCIN DEL TIEMPO DE CONGELACIN............................. 2984.MODIFICACIONES DE LA CALIDAD DEL PRODUCTO DURANTESU ALMACENAMIENTO EN CONGELACIN................................... 3034.1.Alteraciones de la calidad debidas a fenmenos fsicos................... 3034.2.Alteraciones de la calidaddebidas a fenmenos qumicos............... 3034.3.Efecto combinado del tiempo y de la temperatura durante el almacenamiento......................................................................................... 3054.4.Factores PPP....................................................................................... 3064.4.1.Factor producto.....................3064.4.2.Factor proceso.................................................................... 3064.4.3.Factor embalaje....................................................................... 3075.EQUIPOS PARALA CONGELACIN DE ALIMENTOS................... 30814ndice5.1.Congeladores por contacto directo.................................................... 3085.1.1.Congeladores de placas......................................................... 3085.1.2.Congeladores de bandas......................................................... 3105.1.3.Congeladores de tambor......................................................... 3115.2.Congeladores por aire....................................................................... 3125.2.1.Tneles de congelacin............................................................ 3125.2.2.Congeladores de banda transportadora.................................... 3145.2.3.Congeladores de lecho fluidizado..........................................3165.3.Congeladores criognicos..................................................................328BIBLIOGRAFA......................................................................................... 321PARTE VPROCESOS DECONSERVACIN BASADOS EN LA REDUCCIN DELCONTENIDO DE AGUACaptulo XD.SECADO........................................................................... 3251.INTRODUCCIN.....................................................................................3252.FUNDAMENTOS DE LA ELIMINACIN DE AGUA......................... 3262.1.Actividad de agua............................................................................... 3272.2.Mecanismos de la eliminacin de agua............................................ 3312.2.1.Eliminacin de agua por va mecnica.......................................3312.2.2.Eliminacin de agua por va trmica.........................................3313.PROCESO BSICO DE SECADO.......................................................... 3324.PERODOS DE SECADO......................................................................... 3345.PREPARACIN DE LOS PRODUCTOS PARA EL SECADO..............3386.ENVASADO Y ALMACENAMIENTO DEL PRODUCTO DESHIDRATADO........................................................................................................ 3397.MODIFICACIONES PRODUCIDAS EN EL PRODUCTO CON LA DESHIDRATA CIN Y ALMACENAMIENTO............................................ 3407.1.Alteraciones de naturaleza qumica.................................................. 3417.1.1.Reacciones de oxidacin de los lpidos.....................................3417.1.2.Pardeamiento enzimtico.......................................................... 3427.1.3.Reacciones de Maillard............................................................3437.1.4.Otras alteraciones de los constituyentes de los productos..........3437.2.Alteraciones de naturaleza fsica...................................................... 3447.2.1.Cambios de estructura..............................................................3447.2.2.Otras alteraciones de naturaleza fsica.......................................3478.SISTEMAS DE DESHIDRATA CIN...................................................... 3488.1.Secado al s o l .......................................................................................3498.2.Secado solar.......................................................................................3508.2.1.Secaderos solares naturales..................................................... 351ndice158.2.1.1.Secaderos solares directos...........................................3518.2.1.2.Secaderos solares indirectos.......................................3518.2.2.Secaderos solares semiartificiales.............................................3518.2.3.Secaderos solares asistidos........................................................ 3538.3.Secado por gases calientes.................................................................. 3548.3.1.Secaderos de homo.................................................................... 3548.3.2.Secaderos de bandejas o de armario...........................................3558.3.3.Secaderos de tnel.................................................................... 3578.3.4.Secaderos de cinta transportadora............................................ 3608.3.5.Secaderos rotatorios.................................................................. 3618.3.6.Secaderos de lecho fluidizado.................................................. 3628.3.7.Secaderos por arrastre neumtico...............................................3688.3.8.Secaderos por atomizacin........................................................ 3708.4.Secaderos por conduccin.................................................................. 3788.4.1.Secaderos de bandejas a vaco...........................................3788.4.2.Secaderos de tomillo sinfn...................................................... 3798.4.3.Secaderos de rodillos................................................................ 3798.5.Otros mtodos de secado.................................................................... 3838.5.1.Secaderos Foam Mat................................................................ 3838.5.2.Secado por explosin (Explosin puffmg)................................. 3838.5.3.Secado por microondas............................................................ 3838.5.4.Deshidratacin osmtica.......................................................... 3848.6.Liofilizacin....................................................................................... 3858.6.1.Fundamentos de la liofilizacin................................................ 3878.6.2.Ciclo de liofilizacin................................................................ 3908.6.2.1.Acondicionamiento de la materia prima..................... 3918.6.2.2.Congelacin del producto...........................................3918.6.2.3.Sublimacin................................................................ 3928.6.2.4.Desorcin.................................................................... 3948.6.2.5.Almacenamiento despus del secado......................... 3968.6.2.6.Rehidratacin y uso.................................................... 3968.6.3.Transferencia de calor y transferenciade masa.........................3968.6.4.Equipos de liofilizacin............................................................ 398Captulo Xm.CONCENTRACIN...................................................... 4011.TCNICAS DE CONCENTRACIN...................................................... 4012.EVAPORACIN....................................................................................... 4012.1.Principios generales............................................................................4012.1.1.Vaporizacin..............................................................................4042.1.2.Caractersticas del lquido........................................................ 4052.1.3.Coeficientes de transmisin de calor.........................................4072.1.3.1.Coeficiente global de transmisin de calor..................4072.1.3.2.Aumento del punto de ebullicin............................... 4082.1.3.3.Efecto de las incrustaciones.........................................4092.2.Caractersticas de un evaporador...................................................... 4102.2.1.Componentes de un evaporador................................................ 41016ndice2.2.1.1.Intercambiado! de calor.............................................4102.2.1.2.Mecanismo de distribucin....................................... 4102.2.1.3.Separador vapor-lquido...........................................4102.2.1.4.Condensador........................................................... 4112.2.1.5.Produccin de vapor................................................ 4112.2.1.6.Precalentadores........................................................4112.2.2.Configuraciones de un evaporador...........................................4122.2.2.1.Evaporador de simple efecto.................................... 4122.2.2.2.Evaporador de mltiple efecto.................................. 4152.2.3.Conservacin de la energa y recompresin de vapor...............4172.2.3.1.Recompresin trmica del vapor................................4172.2.3.2.Recompresin mecnica del vapor............................ 4192.3.Tipos de evaporadores....................................................................4212.3.1.Evaporadores de tubos verticales........................ ................ 4212.3.1.1.Evaporadores de tubos verticales cortos....................4212.3.1.2.Evaporadores de tubos verticales largos....................4252.3.1.2.1.Evaporadores de pelcula ascendente........4252.3.1.2.2.Evaporadores de pelcula descendente. . . . 4272.3.1.2.3.Evaporadores de pelcula mixta.................4302.3.2.Evaporadores de superficies calefactoras mviles.................... 4312.3.2.1.Evaporadores de serpentn rotativo............................ 4312.3.2.2.Evaporadores centrfugos......................................... 4322.3.3.Evaporadores de superficies calefactoras fijas.......................... 4332.3.3.1.Evaporadores de placas.............................................4332.3.3.2.Evaporadores de conos invertidos..............................4362.3.3.3.Evaporadores de camisa de vapor.............................. 4373.CONCENTRACIN POR CONGELACIN....................................... 4403.1.Introduccin....................................................................................4403.2.Principios generales........................................................................ 4423.2.1.Depresin del punto de congelacin....................................... 4423.2.2.Pretratamiento de los alimentos.............................................. 4433.2.3.Viscosidad del producto..........................................................4433.2.4.Velocidad de cristalizacin...................................................... 4443.3.Tipos de concentradores por congelacin....................................... 4443.3.1.Unidad de cristalizacin........................................................4443.3.1.1.Congeladores de contacto directo..............................4453.3.1.2.Congeladores de contacto indirecto............................4453.3.2.Mecanismo de separacin...................................................... 4464.SEPARACIN POR MEMBRANAS.................................................... 4474.1.Introduccin....................................................................................4474.2.Aplicaciones en la industria alimentaria......................................... 4474.3.Principios de la separacin por membranas................................... 4494.3.1.Terminologa............................... 4494.3.2.Tcnicas utilizadas................................................................. 4494.4.Proceso de separacin por membranas........................................... 4524.4.1.Osmosis inversa.................................................................... 4524.4.1.1.Polarizacindeconcentracin........................................... 4564.4.1.2.Flujo enosmosisi n v e r s a .................................................... 4584.4.2.Ultrafiltracin........................................................................................4584.4.2.1.Flujo enultrafiltracin......................................................... 4594.5.Sistemasdemembrana...................................... 4614.5.1.Materiales.............................................................................................. 4614.5.2.Mduloso cartuchos...............................................................4614.5.2.1.Diseodeplacas ybasti dor.............................................. 4624.5.2.2.Diseotubular:a basedep olmeros ...............................4634.5.2.3.Diseoenrollado ene s p i r a l ...............................................4634.5.2.4.Diseodefibra hueca........................................................4644.6.Calidaddelosalimentosenlasseparacionespormembrana465BIBLIOGRAFA......................................................................................... 466ndice17PARTE VIPROCESOS NO TRMICOSDECONSERVACINCaptulo XIV.TECNOLOGASEMERGENTES EN LACONSERVACIN DE ALIMENTOS.......................................... 4711.INTRODUCCIN..................................................................................... 4712.ALTAS PRESIONES.................................................................................4722.1.Descripcin del proceso..................................................................... 4722.2.Efectos biolgicos de las altas presiones............................................ 4732.3.Presurizacin de los alimentos..........................................................4742.3.1.Zumosdefrutas....................................................................... 4742.3.2.Confituras................................................................................. 4752.3.3.Leche yproductoslcteos........................................................ 4762.3.4.Huevos y ovoproductos............................................................4762.3.5.Otras posiblesaplicaciones...................................................... 4773.CAMPOS ELCTRICOS PULSANTES DE ALTA INTENSIDAD. . . . 4773.1.Sistema de procesado por campos elctricos pulsantes de alta intensidad.................................................................................................. 4783.2.Efectos biolgicos de los campos elctricos pulsantes....................... 4784.CAMPOS MAGNTICOSOSCILANTES.............................................. 4805.PULSOS LUMINOSOS............................................................................. 4825.1.Descripcin delproceso..................................................................... 4825.2.Aplicacin de los pulsos luminosos.................................................... 4826.IRRADIACIN......................................................................................... 4847.PRODUCTOS QUMICOS Y BIOQUMICOS UTILIZADOS EN CONSERVACIN DE ALIMENTOS..............................................................48618Indice7.1.Sustancias antimicrobianas presentes naturalmente o formadas enel alimento...............................................................................................4867.2.Productos qumicos con propiedadesantimicrobianas................... 4887.2.1.cidos orgnicos......................................................................4887.2.2.Anhdridosulfurosoysulfitos........................................................... 4897.2.3.Nitritos y nitratos.................................................................................. 4897.3.Productos qumicos con propiedadesmultifuncionales................... 4907.3.1.Especiasyaceitesesenciales..............................................................4907.3.2.Antioxidantes......................................................................................... 4907.4.Bacteriocinas.....................................................................................4918.MTODOSCOMBINADOS DE CONSERVACIN DE ALIMENTOS.491 BIBLIOGRAFA......................................................................................... 494Panorama histrico de la conservacin de alimentos1.ORGENES DE LOS PROCESOS DE CONSERVACIN DE ALIMENTOSTodosnuestrosalimentosderivande lasplantasodelosanimales,son por lotantodeorigenbiolgicoyes,precisamente,estanaturalezabiolgicala causa del desarrollo de una serie de transformaciones que no solo modifican sus caractersticas originales, sino que llegan a producir su deterioro.En estas transformacionesseincluyenreaccionesqumicasybioqumicas,peroadems,los alimentosqueelhombreutiliza,sontambinadecuadosparamuchosdelos microorganismosqueabundanenelsuelo,enelagua yenelaire,por lotanto en el deterioro delos alimentos intervienentambin procesos microbianos.Laconservacincomercialdealimentosnoseestablecihastaprincipios del siglo XIX,despus deuna seriede descubrimientos que permitieronsentar lasbasescientficasytcnicasparadichaconservacin,sinembargo,apesar delcompletodesconocimientoquesetenaenlaantigedaddelascausasde degradacindelosalimentos,nuestrosantepasadosdesarrollaronmuchos mtodosdeconservacinmsomenosefectivos,queseemplearondurante cientos de aos.Las tcnicas primitivas de conservacin se desarrollaron a partir de la experienciayde la necesidad,elhombre utiliz,segn el hbitat en queviva,diferentes formas de conservacin de sus alimentos. En climas fros, el invierno era tiempodeescasez,despusdela cosecha delverano yotoo anterioressedisponadepocosalimentosfrescoshastalaprimaverasiguiente.Adems,con estafaltadealimentosfrescosduranteelinvierno,nosloeradifcilparael hombrealimentarseasmismo,sinoquetambineraimposiblemantenerel ganado,en consecuencia,una parteimportante delmismo era sacrificada antes delallegadadelinvierno,paracomerfrescosloscortesmsapeteciblesyel restoseconservabaenlasmejorescondicionesposiblesparalosmesesde carestasiguientes.Losmtodosmscomunesdeconservacin fueronsecado,20Procesos de conservacinde alimentosahumado,salado,encurtidoy,cuandolastemperaturaseransuficientemente bajas,congelacin.Con frecuencia,variosdeestosmtodosseutilizabancombinados,muchasvcccsinconscientemente,paraobtenerunproductoquese mantuviera mejor que el conservado por un nico mtodo.Por ejemplo,la came yelpescadoseconservabanporunacombinacindedeshidratacinyahumado,yenelcasodelpescadopor encurtidotambin,lavariacindelasproporciones de ahumado, encurtido y secado producanuna granvariedad deproductosdiferentes.Algunosdescendientesdeestosproductossobreviven todava. Los alimentos tradicionalmente conservados en las reas del Norte eran carnesypescadossecados,salazonadosyahumados,frutasyhortalizassecadas, encurtidas o fermentadas y conservadas como confiturasy mermeladas.Enlos climastropicalesnosurgan las necesidadesde conservacindealimentosduranteelinvierno,peroaqu elproblema eraprecisamenteelcontrario:sedisponadealimentosfrescostodoelaoquesedeteriorabanrpidamenteconelcalor,confrecuenciaantesdequepudieranserconsumidos.En losclimasclidos,laformamsconvenientedeconservarlosalimentosera favorecereldesarrollodebacteriasuotrosmicroorganismosinofensivosque excluyeranaaquellosquepudieranserlacausadequeelalimentoseconvirtiera en perjudicial o incomestible.Este proceso se conoce hoy como fermentacin y el ejemplo ms conocidoera indudablementela produccin de alcohol a partir deazcar porlaslevaduras.Existan,sinembargo,muchosotrosprocesosdefermentacinutilizadosparalaconservacindealimentos.Enlosclimas templados, la leche se haca incomestible muy rpidamente, por esta razn se utilizaron distintas fermentaciones para su conservacin, el queso y elyogur sonlosresultadosdeesteproceso.Lacolcida(colfermentada)ylasaceitunasverdessontambinejemplos deunproceso defermentacin,en el cual las bacterias producenuna concentracin tan alta decido en elalimento(fermentacin lctica) que impide el desarrollo de otros microorganismos.El encurtido dealimentosenvinagretieneunefectosimilaralafermentacin,enlugar de esperarlaformacindecidoporaccinmicrobiana,seaadedichocidoal alimentofresco.Normalmenteseaplicahortalizas,perotambinfuetradicionalenalgunas zonas la conservacinpor estesistema de carnes ypescados. Losproductostpicosconservadosenlaszonasclidaseranlechesfermentadas,quesos,carnes, pescados yfrutassecadosalaire.La leche,un elemento importante en la dieta,se deteriora rpidamente en climasclidos,comosehadicho,porlotantoelhombreensuintersdeconservarlapropicilaaparicindediferentesproductoslcteos,ademsdelyoguro los quesos, ya citados, tambin la mantequilla que alcanz gran importancia hace ya cientosdeaos,o utiliz,a menudo de formainconsciente,comomtodode conservacinlaproduccindeantibiticosenlosalimentospormohos,por ejemplo el moho Penicillium en la produccin de quesos azules, como el Roquefort,queproduceunantibiticoqueinhibeeldesarrollodealgunasbacterias. Este tipo de moho aparecetambin en eljamn y en algunos embutidos.Panoramahistrico de laconsenacinde alimentos21Laconservacindealimentosagranescalamsantiguaqueseconocese practicenelantiguoEgipto,dndeseutilizparalaprovisindecantidades suficientesdegranosecocomoseguropara elfallodelasavenidasdelNilo.Se almacenabangrandescantidadesdegranoensiloscerrados,dondepermanecan varios aos sin excesivo deterioro, aunque la prctica normalera utilizar cada ao el grano que ms tiempo llevaba almacenado que era reemplazado por elfresco.LosRomanostambinfueroncapacesdeconservarnumerososalimentos. Entreloshechosmsinteresantesdela poca dePompeyosepuedencitarlas confituras de frutas conservadas enmiel,la miel proporcionaba una concentracin deazcar suficientementealta parainhibir el crecimientodelosmicroorganismosquenormalmenteatacanalasfrutas.Elvinotambinfueunhecho normalenelcomercioyenladietadeRoma,as comovariostiposdesalsas fermentadas yembotelladas.Losmtodostradicionalesdeconservacindealimentossedesarrollaron porpruebayerroryconducanaproductosdecaractersticasvariablesyde inconsistentevidatil.Aunqueestosmtodosfueronretinndoseconelpaso deltiempo,muchosdeellosnoproducanunalimentoadecuadamente conservadoquefueseademsnutritivoyapetitoso.Ningunofuecapazdeconservar todoslosalimentosyengeneralestabanmuylimitadosaproductosespecficos.FuehaciafinalesdelsigloXVU1cuandolaindustrializacinyloslargos viajespormar produjeronlanecesidaddeconseguirquelosmtodosdeconservacindealimentosfueranaplicablesa productos muydiferentes.Enlahistoriadelaconservacindealimentoshayunpuntodeinflexin alrededordelao1860.Antesdeesafecha,losalimentosconservadoseran caros,usadospor losricosypor las expedicionesnavales,producidos en reas urbanas y en consecuencianocontribuan enla alimentacindelospobres.Es apartirde1860.cuandolosalimentosconservadoscomienzanaproducirse dondelamateriaprimaerabaratayabundante,porejemploenAustraliay AmricadelSur.desdedondeseexportabanaEuropa.Laintroduccindelas tcnicasde produccinenmasaapartir de1860tienecomoconsecuenciauna reduccinrpidadeloscostesdelosalimentosconservados.Casialmismo tiempo,comienzana conocerselascausasdeldeterioromicrobianodelosalimentos y los procesos empricos de la tecnologa de alimentos empiezan a apoyarse enbases cientficas.Aunque el incremento delaspoblacionesurbanas crela necesidad real de mejorarlosalimentosconservados,fuelademandadelosmarineroslaque produjolasactualesmejoras.Enloslargosviajesdeldescubrimientodel rticoydelasantpodasaEuropa,dndehabanpocasoportunidadesde encontraralimentosfrescos,muchasexpedicionesfracasaronporlosproblemassiemprepresentesdemalnutricinenelmar ycomoconsecuenciadelos efectossobre la salud-de una dieta de carne salada ygalletas,sin frutas y hortalizasfrescas.Puesto quelas exploraciones fueronimportantes para el prestigio delasprincipalesnacioneseuropeasaprincipiosdelsigloXIX,tantolos22Procesos de conservacin de alimentosgobiernoscomolospatrocinadorescomercialesdedichasexpediciones,tuvieronmsintersenmejorarladietanavalqueladietadelospobresentierra. De todas las manifestaciones demalnutricinenlos viajes martimos, el escorbuto fue la ms temida, por lo tanto es naturalque fuese la primera enfermedad nutricionalcientficamenteinvestigada.AlolargodelsigloXIXencontramos que muchos delosalimentos conservados que fueronmejorados,lo fueronpor sus propiedadesantiescorbticas.2.NICOLS APPERT Y LOSORGENES DE UNA INDUSTRIAAunqueelembotelladodefmtasfuepracticadoaescaladomesticadesde principiosdelsigloXVII,elprocesocomercialdela conservacindealimentos por esterilizacin,aplicadoaotrosproductosademsdelasfrutas,fuedesarrolladopor NicolsAppert,unpastelerode Massy cerca de Pars,a principios del sigloXIX.Despusdetrabajarcomoaprendiz,AppertseestablecienlaRu desLombardsenParsalrededordelao1780yprosperallhasta1795, duranteestetiempocomenz lasexperienciasquecambiaroncompletamenteel procesadodealimentos.Posiblemente,susideastuvieronorigenenlasrecetas publicadaspara elembotelladocaserodefrutas,adaptndolasa la conservacin deotrosalimentos(carnes,hortalizas,sopas,leche,etc.).Estaadaptacinrealmente no fue fcil,puesto que losmicroorganismosde importancia enlasfrutas envasadas se destruyenmucho ms rpidamente que en los otros productos.Desdeluego,Appertnotenaconocimientosdebacteriologa,perocon cuidadososyextensosexperimentossentlslolasbasesparaelcomienzo deunaindustria.Apartirdeobservacionescompletamenteempricas,llega conclusiones correctassobre el tiempo decalentamientonecesario para conseguirelefectodeconservaciny,sorprendentemente,fuemuyinsistenteenla necesidaddeextremarlascondicioneshiginicas,queentoncesestabanlejos deser consideradas como criteriouniversalenla manipulacindealimentos.Nicols Appert public en1810 un libro tituladoL'Art deConservenpen- dant plusieurs cinnes,toutes lessubstances animalesetvgtales(figura1), querpidamentetuvounxitointernacional,laedicinalemanasepublicel mismoaoquelafrancesa,elaosiguientelasedicionesinglesa y suecayen 1812laamericanaylasegundaedicininglesa.SehadichoqueAppertrecibi un premio de12.000 francos por su descubrimiento, pero enrealidadfue el pagoporlapublicacindesumtodo,comoeralaprcticacomndel Gobierno Francs en esa poca.Muchasmejorasdeesteprocesodeconservacin,incluyendolaintroduccindelosbotesmetlicos,fuerontrabajodeotros,perofueAppertquien demostrquesepuedenproduciralimentosconservados,segurosy decalidad aceptable, calentndolos en recipientes cerrados.Panorama histrico de la consenacinde alimentosLART DE CONSERVER,PENDANTPLUSIEURSANNES,TOUTESLESSUBSTANCESANIMALESETVEGETALES jO u v r a g e soumisa u Bur eauconsul t at i f desArtse tManufactures,revtudesonapprobat i on,etpubli Surl inyitatioudeS. Exc.leMi ni st r edel'Intrieur,P a r AP P E RT ,PropritaireMassjr,dpartementdeSeineetOise, ancien Confiseur et Distillateur,lve dela bouche d la Maison ducale deChristian IF-tJ aipensequ*vorc dvcouverie mritait antmoignage particulier delbienveillant* duGoreraefueQt.Lettre de S. Etc, te Ministre de tIntrieur.APARIS,C . i i z P A T R I S e t O , I m p r i m e u r s - L i b r a i r e s , q u a iN a p o l o n ,a u c o i n d e l a r l e d f . l a C o l o m b e ,n4*i 8io .Figura1.-Primera pagina de la primera edicindel libro de Appert.24Procesos de conservacin de alimentosDesdeelprincipio,losalimentosenvasadosestuvieronadisposicindel pblicoengeneral,peroelmuyaltocostedeproduccinhizoquedurante muchos aos se destinaran slo a los ricos. No fue hasta la ltima mitad del siglo XIXcuandoseutilizarondomsticamenteencantidadessignificativas.Los principalesconsumidoresdelosalimentosenvasadosfueronlasexpediciones navalesy, junto con otrasmejoras enladieta especialmenteel uso deantiescorbticos, desempearon unimportante papel en el xito de dichas expediciones.En1810,Gay-LussacexaminlosgasescontenidosenlosbotesproducidosporelmtododeAppertyencontrpequeascantidadesdeoxgeno. LouisGay-Lussac,eraunodelosmiembrosmsinfluyentesdelaSocit d''EncouragementpourlTndustrieNationale,llegandoaserelmiembro dominantedelComitdelaSociedaddeConservacindeAlimentos.En 1809,alaedadde31aoserayaprofesorenlaAltaEscuelaPolitcnicade Pars,donderealizexperienciassobrelacombustindehidrgenoenoxgeno,cuyaresultantefuelapromulgacindelaLeyquellevasunombre.Era puesunestudiosopreeminentedelosgases,implicadoenlaconservacinde alimentos.Lasobservacionescitadasanteslellevaronaproponerunateora algonebulosayerrneaparaexplicarlaefectividaddelmtododeAppert. Aunqueeloxgenodesempeaunpequeopapeleneldeteriorodealgunos alimentos,su accin es normalmente de poca importancia comparada con la de los microorganismos, que sondestruidos por calentamiento de botes o botellas. Gay-Lussacnoconocanadadebacterias,perociertamentehoyseelimina cualquiertrazadeairedelosbotesantesdeprocesarlos,estaeliminacindel aireprevieneentreotrascosaslaspresionesexcesivasduranteelprocesado, que pueden distorsionar oincluso romper los envases, pero slo representa una pequea parte enla actual conservacin.Elao1850marcelfinaldela primerafasededesarrollodelaindustria deconservacinyelprincipiodeunperiododeexpansin,deproduccinen masa y de conocimiento de los principios cientficos de los mtodos utilizados. EnlasegundamitaddelsigloXIXseintrodujeronmuchasmejorasenel campodelosproductosenvasadosymuchosdelosalimentosenvasadosen botesmetlicosoenbotellasqueconocemoshoyseproducanyaentoncesy, generalmente,con buena calidad.La primera mejora importanteen elproceso deembotado fuepatentadaen 1840,cuandoJohnWertheimercomprobqueincrementandolatemperatura de calentamientodelosalimentosenvasados,sereduca considerablementeel tiempodetratamientoyseconseguaunamejoranotabledelacalidad.En 1841StephanGoldneryJohnWertheimerpresentarondospatentesparael calentamientodelosbotesconalimentosenbaosconsolucionessalinas, cuyo punto de ebullicinsesituaba a temperaturas superiores a100C, su principio era simple, cuandoseaade salal agua,el punto de ebullicinde la solucinesmsaltoqueeldelaguasolaydependedela concentracindelasal. LosbaosdecloruroclcicoseconsideraronrpidamentecomoelmtodoPanorama histrico de la conservacin de alimentos25estndar de calentamientode losbotes,debidoa quepermitanuna considerable reduccin de los tiempos de calentamiento, pasando de 4-5horasa1 hora.EssorprendentequeGoldner yWertheimerdecidieranutilizartemperaturasdelordende132a150C,puestoque losriesgosde explosin delosbotes a estas temperaturas eran considerables.El calentamiento de los botes a temperaturastanaltasenbaosdecloruroclcico,produceensuinterioraltaspresiones que pueden llegar a deformar los envases y hasta hacer sallar los cierres.La solucin que se dio a este problema, fue calentar losbotes en un recinto cerradoque contuviera vapor a presin,unautoclave,de esta forma la presin desarrollada enelinterior delbotese contrarrestaconladel vapor delinterior delrecintoyelriesgode explosinse reduce.La primera patentedeunautoclaveespecficoparacalentarbotesdealimentossedebeaunsucesorde Appert,Raymond Chevallier-Appert.EnlasegundamitaddelsigloXIXseintrodujeronmltiplesmejoras,no sloeneldesarrollodelosautoclavessinotambinenlosenvases,mejoras que han continuado en el siglo XX, hasta llegar a los diferentes equipos y tipos de envases que se conocenhoy da.3.DETERIORO MICROBIANO DE LOS ALIMENTOSLainvestigacinmsantiguaenelmundomicrobiolgicofuerealizada porAntonieVanLeeuwenhock(1632-1723),aquiensedebelaconstruccin delmicroscopioqueutilizparadescribir muchasdelasprincipalesclasesde microorganismosque hoyse conocen.Descubrilapresenciauniversalde los microorganismos,perola granimportancia desudescubrimiento enlasenfermedadesydeteriorodelosalimentos,nofueapreciada hasta cientocincuenta aos despus de su muerte.Lamayorcontribucinalconocimientodelaresistenciaalcalordelas esporasdelasbacteriaslahizo,deformaparcialmenteaccidental,elfsico inglsJohnTyndallen1876,alrealizar experienciasconuna cmaraa travs delacual pasaun rayode luz.Despusdeunnmero considerabledeexperimentos,Tyndallencontrquecincominutosdecalentamiento,quehasta entoncessehabanconsideradosuficientesparaprevenireldesarrollode microorganismos,noerasuficiente,dandocomoexplicacinlapresenciade organismosmucho msresistentesalcalor que losconocidosantes.Lostubos quecontenanlosnuevosorganismosrequeranparasuesterilizacincinco horasymedia.Tyndalldedujocorrectamentequealgunasbacteriaspueden producircuerpos(endosporas)increblementeresistentesalcalorydistinguiblesalmicroscopio.Sonestasesporaslasresponsablesdelasdificultades de esterilizacin de losbotes de alimentos, mientras que las clulas vegetativas normalesdelosorganismossondestruidasrpidamentealatemperaturade ebullicin del agua.26Procesos de conservacin de alimentosEn1864 el Dr. Calvert de Londres encontr una explicacin para la putrefaccinquemejorabalasanteriores,queimplicabannicamentealoxgeno,indicando que la putrefaccin slo se da en presencia de grmenes pero que estos no sedesarrollanmsqueenpresenciadeoxgeno.Luegolaexclusindeambos, grmenes y oxgeno, contribuye al xito de la conservacin de alimentos.Enestamismapoca,LouisPasteurestabainteresadoenlaconservacin del vino por el calor. A diferencia de otrosinventores de procesos de conservacin dealimentos, primero investig la microbiologa del vino y despus desarroll un mtodo basado en estos resultados.Su proceso fue de xito tan espectacular queeltrminoPasteurizacinse haaplicadoalprocesoenelcualse destruyenlasbacteriasindeseablesperoelalimentonoestcompletamente esterilizado.Pasteurdespusdehaberdesarrolladoesteprocesoenagradecimientoa NicolsAppert,indicenlasegunda edicinde sulibrotudes sur leVin(figura 2):Cuando publiqu por primera vez los resultadosdemitrabajosobrelaposibilidaddeconservarelvinoporcalor,esevidentequehice una nuevaaplicacin del mtodo de Appert yque Appert pens elmismoproceso muchoantes que yo.Pasteur fue generoso ymodesto,aunquesumtodo estuvo basado en la observacin de la destruccin trmica de los microorganismos,loaplicaunproductomuchsimomscomplejoquecualquieradelos queAppertpudoproducir.Elvinoesmuydifcildeconservarporcalory pierdefcilmentesuaroma ybouquet,peroPasteur fuecapazdeeliminar los microorganismosindeseablessinafectar demasiadoalaroma del vino.En el ltimo cuarto delsiglo XIX la bacteriologa alcanz un grandesarrollo, realizndose mltiples investigaciones en el campo de la medicina, que llevaronalaconclusindequemuchasenfermedadeserancausadasporbacterias,perotambinsecomprobquealgunosdedichosdescubrimientoseran aplicablesalaconservacindealimentos.Fueronidentificados,descritosy clasificadosysehicieroncrecerenlaboratorio,muchosdelosmicroorganismosresponsablesdelasenfermedades,delaputrefaccinyfermentacin.En 1890 comienzana ser aplicados enla industria alimentaria losgrandesprogresosdelamicrobiologamdicaycomienzannumerosasinvestigacionesespecficassobreel crecimiento de los microorganismos en losalimentos.AprincipiosdelsigloXXseprogresenla comprensindelabacteriologadelosalimentos,yas en1920seestablecielmtodoparacalcularcon precisin el calor necesario en el procesado de un bote de alimento.Se establecierondosaspectosesencialesdeladestruccintrmicadelasesporasdelas bacterias,primero, elporcentaje de destruccinaumenta logartmicamente con elincrementodelatemperaturapor encimade90Cysegundo,elnmerode organismossupervivientes disminuye logartmicamente con el tiempo.Elporcentajededestruccindelasesporasdelasbacteriasdependeno slodelatemperaturasinotambindelacomposicindelmedioenqueson calentadas,principalmentelaacidezentreotrosfactores.UnavezcomprendidoelefectodeltiempoylatemperaturasobreladestruccintrmicadelasPanorama histrico de la conservacin de alimentosETUDESSURLEVINS ES MALADI ESCAUS ES OUIL E S P ROV OQUE NTPROCDSNOUVEAUXPOURL E C ON S E R V E R ETPOURL E V I E I L L I RPARM.L.PASTEURJlembredel'InstilntdeFranceacin de alimentosde la temperatura.De la misma forma se fue extendiendolaaplicacin del fro aotrasindustriasalimentarias:pescados,chocolate,margarina,helados,huevosyaves, panadera,zumos,vino y otras bebidas etc.En1908elingenieroAlbertBarrierutilizaporprimeravezlaexpresin cadenadefro,paraindicarelconjuntodeelementos,fijosomviles,que aseguranlapermanenciacontinuadelosproductosalimentariosperecederos bajo temperatura controlada desdesu produccin hasta elconsumo.La utilizacindelfro es hoyun hechotanampliamenteextendido que nos puedehacerolvidarhastaqupuntosuintroduccinenelltimocuartodel sigloXIXpermitivariar elrgimenalimentariodela poblacinde uncierto nmero de pases.Por sus aplicacionesa la conservacin y al transporte a gran distanciadeproductosperecederos,elfrohaconstituidouna verdadera revolucin, como la quesupuso la apertizacin a comienzos delsiglo XIX.BIBLIOGRAFAAppert,N.(1810).L'ArtdeConserver pendantPlusieursAnnestouteslesSubstances Animales et Vgtales.Patriset Cie.Pans.Bail,C.O.and Olsen, F.C.W(1957).Slerilizationin Food Technology.NewYork Bigelow,W.D.,Bohart,G.S.,Richardson,A.C.yBail,C.O.(1920).Heat pntration inprocessingcannedfoods.Bulletino ftheNationalCanners 'Association,N 16L.Columela,L.J.M.(42).ReRsticao"Losdoce LibrosdeAgricultura. Traduccin por J.M.AlvarezdeSotomayor yAlvarez.(1979).SociedadNestlAepa.Santander.Pasteur,L.(1875).tudessur levin,sesmaladies,causesquilesprovoquent.Procdsnouveauxpourle conserver et pourlevieillir.LibrairieF.Savy.Reimpresin de LaffitteReprints.Marseille.Thvenot,R.(1978).Essai pour une Histoiredu Froid Artificieldansle monde.Institut InternationalduFroid.Paris.Tliome,S.(1986).TheHistoryof Food Prservation.Parthenon Publishing.Caster- tonHall,Kirkby Lonsdale.Cumbria.BASES DE LA CONSERVACIN DE ALIMENTOSCAPTULOPRIMEROAlteracin de los alimentos1.INTRODUCCINTodocuerpovivonace,sedesarrolla,sedegradaymuere,losalimentos por sunaturaleza biolgica noescapan a esta regla general,sudescomposicin espuesunfenmenonatural.Lostejidosvivossonresistentesalaaccin degradativadelosmicroorganismos,perounavezmuertossonconsumidos porfuerzasbiolgicasdeunouotrotipo.Enestecontextoseestableceuna competencia entreelhombre,losanimalesy losmicroorganismospara consumirprimeroestosnutrientes.Porestaraznparaprevenireldeteriorodelos tejidosanimales y vegetales sepresenta un difcil y doble cometido,se debe no sloconservarelalimentoparasuuso,sinotambinexcluirdellasotras fuerzas naturales.En los tejidos de los organismos vivos,sus componentes estn en un equilibrio dinmico, determinado por el tipo de organismo o por el tipo de su metabolismoyporelmedioambiente.Loscambiosbioqumicosqueseproducenen dicho organismo vivo son extremadamenteimportantes,puesto queafectana la conservacinfinal,relacionadaconlacalidaddelalimento.Ahorabien,desde el punto de vista dela conservacin, interesan nicamente aquellos cambios que seproducenenlosalimentoscuandosusprocesosbioqumicoshanperdidosu naturaleza original, por lo que en consecuencia se ha destruido su balance meta- blico ysealteranlassecuenciasnormales de lasreacciones enzimticas.Desdeelmomentoenqueelalimentosecosecha,serecogeosesacrifica, comienza a pasar por una serie de etapas dedescomposicin progresiva.Segn elalimento,estadescomposicinpuedeser muylenta,comoenelcasodelas semillasolasnueces,por ejemplo,o puedeser tan rpida quevuelveprcticamenteinutilizablea un alimento en pocashoras.En la tabla1 se indica la vida til de algunos alimentos, en ella se puede apreciar la rapidez con que se descomponen si no se toman las medidas oportunas.36Procesos de conservacin de alimentosTabla1.Vida til de almacenamiento de tejidos vegetales y animalesProducto Das de almacenamiento a 21CCarne 1 - 2Pescado 1 - 2Aves 1 - 2Carne y pescado desecado, salado o ahumado 360 ymsFrutas 1 - 7Frutas secas 360 y msHortalizas de hojas verdes 1 - 2Races 7 - 2 0Semillas secas 360 y msLa carne, el pescado y las aves, pueden volverse intiles en uno o dos das, a temperatura ambiente.Lo mismo ocurre enel caso de varias frutasy hortalizasdehojasverdes comestibles,as comolaleche crudaymuchosotrosproductosnaturales.Latemperaturadelambiente,interioroexterior,puedeser msalta de 21C(temperatura a la que se refierela tabla anterior)duranteuna granpartedelao,yenciertasregionesdelmundodurante todoelao.Con temperaturassuperioresa 21Closalimentospuedentomarse intilesen unas horas.Eldeteriorodelosalimentospresentauncarcterdiferentedependiendo del tipo de cambios que intervengan:cambios no microbianos internos o externoso cambios producidos por microorganismos.Cambiosbioqumicosnomicrobianos,puedenser perceptiblesonopollos sentidos delconsumidor.Enlosalimentosseproducencambiosdenaturalezabioqumicaqueel consumidornopuedepercibirvisualmente,olfativamente,etc.yque slo pueden detectarse por medidas de laboratorio.As, el valor nutricio- naldealgunoscomponentespuedeserseriamenteafectado,talescambiosincluyen la prdida de azcares,variaciones enelcontenido y composicindesustanciasnitrogenadasygradualoxidacinyprdidade vitaminas. Estos cambiosse producen por la respiracinenla post-cose- cha de frutas y hortalizas,por ejemplo.Loscambiosque puedenser percibidossensorialmentepor elconsumidorincluyenladecoloracinycambiosenelsabor,aromayconsistencia.Ladecoloracinseponedemanifiestoporoscurecimientosnodeseables,conmodificacionesdelcolorrojohaciaelmarrnoelvioleta, delverdehaciaelamarillo,etc.Elsaboryaroma,opalatabilidad,puedenllegaradesaparecercompletamente,yaquelastemperaturaselevadas favorecen la desaparicin de sustancias voltiles y componentes aroAlteracin de tos alimentos37mticos del producto.La descomposicindelasprotenasy elenrancia- mientodelasgrasassonasuvezlacausadelaaparicindeoloresy sabores extraos.Variosdeloscambiosnomicrobianosperceptibles,especialmentelos queocurren cuandoeltejidovivodejadeserlo,facilitan la propagacin delosmicroorganismos,porlotanto,cuandoseprocesanlosalimentos noslodebenserprotegidosdelacontaminacinmicrobianasinoque tambin se deben eliminar los cambios no microbianos indeseables.Losmicroorganismos devariostipos,producenloscambios indeseables msgraves en los alimentos perecederos.Seproducenprdidassubstancialesdenutrientesyconsiderablescambiosenlascaractersticasexternas.Losmicroorganismosrepresentanel agentemstemible dealteracinde losalimentos,el msactivo,debido asuelevadsimavelocidaddereproduccinencondicionesadecuadas. Estndotadosdeunacargaenzimticanotablementedesarrollada,de forma quese puede decir,queno existeenlosalimentoscompuesto que no sea atacado y degradado por al menos una especie microbiana.Lascausasresponsablesdela aparicindeestos cambios,quesetraducen en fenmenos de alteracin en los alimentos,se pueden clasificar en:Fsicas:pueden aparecer durante la manipulacin, preparacino conservacindelosproductosy,engeneral,nopeijudican,porssolas,ala comestibilidad del alimento, peros asu valor comercial.Un ejemplo de estetiposonlosdaosquepuedenproducirsedurantelarecoleccin mecnica,golpes durante la manipulacin, heridas, etc.Qumicas:semanifiestanduranteelalmacenamientodelosalimentos, perosuaparicin noesdebidaalaaccin deenzimas.Sonalteraciones msgravesquelasanterioresyconfrecuenciapuedenperjudicarla comestibilidaddelproducto.Entreestassepuedencitarelenrancia- miento,pardeamiento,etc.Biolgicas:sonsinduda las msimportantes,asuvezse pueden subdi- vidir en:- Enzimticas:poraccindeenzimaspropiasdelalimento,porejemplo,la senescencia de las frutas.- Parasitarias:debidasalainfestacinpor insectos,roedores,pjaros, etc. Importantes no slo por las prdidas econmicasque suponen los productosconsumidosodaadosporellos,sinopor elhechodeque daan el alimento y lo ponen a disposicinde infecciones provocadas por microorganismos.- Microbiolgicas:debidasalaaccindemicroorganismos,queson responsables de las alteraciones ms frecuentes y ms graves.Generalmente,eneldeteriorodelosalimentosintervienensimultneamente varias de las causas citadas, por ejemplo,las causas fsicas(daos,heridas,etc.)ylas parasitariasabrenelcaminoala intervencinde causasmicro-38Procesos de conservacin de alimentosbiolgicas,as mismo,tambinsuelenactuar conjuntamentelascausasqumicas y las biolgicas.2.FACTORESQUE INTERVIENEN EN LA ALTERACIN DE LOSALIMENTOSSobreestasdiferentescausasdedeteriorodelosalimentosinfluyenuna seriede factoresambientales:latemperatura,tantoaltacomobaja,la humedadysequedad,elaireymsparticularmenteeloxgeno,ylaluz,y juntoa todasellas,evidentemente,eltiempo,puesto que todaslas causasdela degradacindelosalimentosprogresanconeltiempoy,unavezsobrepasadoel periodotransitorioenelcuallacalidaddelalimentoestalmximo,cuanto mayor sea el tiempo transcurrido mayoressern lasinfluencias destructoras.2.1.TEMPERATURAIndependientementedesuefectosobrelosmicroorganismos,quesever msadelante,elfroyelcalor nocontroladospuedencausardeteriorodelos alimentos.Dentrodela escala moderada de temperaturaen la quesemanejanlosalimentos, de10 a 38C, para cada aumento de10C se duplica aproximadamente lavelocidaddelasreaccionesqumicas,incluyendolasvelocidadestantode las reacciones enzimticas como de las no enzimticas.Elcalorexcesivodesnaturalizalasprotenas,rompelasemulsiones,destruye las vitaminas y reseca los alimentosaleliminar la humedad.Elfronocontroladotambindeterioralosalimentos,lasfrutasyhortalizasquesehancongeladoydescongeladoenelcampopresentanunatextura alterada.La congelacin tambin puedeproducir eldeteriorode losalimentos Equidos:las emulsionesse rompen,las grasas se separan,etc.Elfro puede daar tambin losalimentosaunquela temperatura nollegue a superar el punto de congelacin. Estos daos por fro se presentan en algunas frutas y hortalizas como pltanos, limones, calabazas,tomates, etc. que pueden presentar manchasyotrosdaosenla epidermissisemantienena temperaturas inferioresa10C.Enla tabla 2serecogenalgunosdelosdaosque aparecen en frutas y hortalizas.2.2.HUMEDADYSEQUEDADMuchos productos sonsensibles a la presencia de agua fsica en su superficie, producida por la condensacin debida a cambios de temperatura.Este agua fsicapuedeproducirhidropatasquehabitualmentellevanalaaparicinde manchas yotros defectossuperficiales.Alteracinde los alimentos39Tabla 2.Sensibilidad de frutas y hortalizas abajas temperaturasProducto Temp. seg. Daos si 0C < T alm. < T seg.Manzanas 1 a2C EnnegrecimientointernoAguacates r e EnnegrecimientointernoPltanos 13C No toman color almadurarPepinos r e reasacuosas,descomposicinBerenjenas r e Manchas doradas, depresiones enla pielLimones 13a14C Depresiones enla piel, decoloracin internaMelones 5a10C Depresiones piel,descomposicinsuperficialSandas 2C Depresiones enla piel, mal saborNaranjas 1.5a2.5C Depresiones en la piel,desecacininternaPimientos r e Decoloraciones cerca delclizTomatesverdes 13C No toman color almadurarTomatesmaduros 10C Rotura de lostejidosEstacondensacinpuedeproducirsetambindentrodeenvasesestancos, tantocuandosealmacenanproductosvivosono.Enelcasodealimentos vivos,comofrutasyhortalizas,la humedadquese produceesdebidaa larespiracinytranspiracindelosmismos.Losproductosnovivos,tambinpuedendesprenderhumedaddentrodelenvase,quesecondensarsiseproduce una bajada dela temperatura.La presencia deagua interviene tambin en el desarrollodelos microorganismos,como sever msadelante.La cantidad ms pequea de condensacin superficial essuficientepara permitir la proliferacin de bacterias o eldesarrollo de mohos.2.3.AIRE YOXGENOAdemsdelosefectosqueeloxgenotienesobreeldesarrollodelos microorganismos,que severn tambinms adelante, elairey eloxgeno ejercen efectos destructoressobre las vitaminas (particularmentelas vitaminas A y C),sobrelos colores,los sabores yotros componentes delosalimentos.La accinqumica deloxgenodelairesobrelospigmentos delascarnesy otros productoscrnicosesdedostipos:oxigenacin yoxidacin.Laoxigenacin, o fijacin inestable del oxgeno sobre la mioglobina yla hemoglobina para dar oximioglobina y oxihemoglobina, es el origen de la vivacidad delcolor rojo de la came. La oxidacin quetransforma el hierro ferroso en hierro frrico de la hemo dela mioglobina provoca la formacin de metamioglobina marrn.Eloxgenointervienetambinenlaoxidacindelasgrasas,produciendo efectosvariablesenfuncindelanaturalezadelasgrasasydesuestado.Los cidosgrasosinsaturadossonmssensiblescuandoestnlibres,sugradode insaturacinaumenta susensibilidad y la velocidad de oxidacin.El cido lino- lnico(C18:3)esclaramentemsvulnerablequeelcidolinoleico(C18:2), queasuvezloesmsqueelcidooleico(C18:1).Atemperaturaambienteel40Procesos de conservacin de alimentoscido esterico (C18:0) no es afectado por la oxidacin, mientras que los cidos grasos poli-insaturados lo son incluso a temperaturas de congelacin.Eloxgeno intervieneadems enlas actividadesmetablicasdelas clulas vegetales yanimales, entre las cuales las ms importantes son la respiracin, la biosntesis deletileno (en el caso de los vegetales) y los procesos de oxidacin, catalizados por polifenol-oxidasas y que tienen lugar entre el oxgeno y un sustrato fcnlico.El oxgeno se puede eliminar aplicando vaco o arrastrndolo por medio de un gasinerte.2.4.LUZLaluzesresponsabledeladestruccindealgunasvitaminas,particularmentela riboflavina,lavitamina AylavitaminaC.Ademspuededeteriorar los coloresde muchosalimentos.Losalimentos que tienensensibilidad a la luz puedenser fcilmente protegidos contra ella por medio de envases que no permitan supaso.2.5.ACCINCOMBINADADE DIFERENTESFACTORESTodosestosfactoresnoactandeformaaislada,la mayora delasvecesse producelaactuacinsimultneadealgunosdeellosobienlaintervencinde unodeellosdesencadenaladelosdems.Delamismaforma que,comoseha dicho,puedenactuarsimultneamentevariascausasparaalterarlosalimentos, as mismo,factores como el calor,la humedad y el aire pueden influir enla proliferacin y actividad de los microorganismos, lo mismo que en la actividad qumica de las enzimas de los alimentos. Por lo tanto para conseguir la conservacin de los alimentos se deber reducir al mnimo la actuacin de todos estos factores.Sisetomacomoejemplounaconservadecarneenlatada,secomprueba queelproductosehaesterilizado,yendichoprocesosehandestruidotodos losmicroorganismosquepudieranestar presentes,alavezeltratamientotrmico ha inactivado tambin las enzimas naturales de la carne. El producto esterilizado est dentro deun envase metlico,quese encarga de protegerlo de los insectos y roedores y que tambinimpide el paso dela luz,que podra deteriorarsucolorysuvalornutritivo.Lalataimpidetambinquehayanintercambiosdehumedadconelambiente externo,por loquelacarnenosedeshidratar.Antes del cerrado delenvase se habr producido un vaco,o bien se habr realizadounbarridoconnitrgenoparaeliminar eloxgeno,luegoestefactor tampocoafectar.Porltimo,laslatassealmacenarnenunlugarfrescoy durante un tiempo limitado, el que se haya comprobado para mantener sus cualidades.Sepuedeapreciar,pues,queenlaproduccindeunaconservade carne enlatada,se han tenido en cuenta cada unodelos factoresquesoncausa dela descomposicin de losalimentos.Alteracin de los alimentos413.PRINCIPALES CAUSAS DE LA ALTERACIN DE LOS ALIMENTOSComoseha dichoanteriormente,lascausasdealteracindelosalimentos puedenserdenaturalezafsica,qumicaybiolgica,tambinsehaindicado quelascausasfsicasylasparasitarias,incluidasdentrodelasbiolgicas,son importantes porque abren el camino al ataque de losmicroorganismos. En consecuencia,las causas ms comunesdealteracin delosproductosalimentarios sondenaturaleza biolgica yentrestas,sindudalasmsimportantes por los daoseconmicosproducidossonlosmicroorganismosylasenzimasnaturalesdelosalimentos.Estasdoscausas,juntoconlasdenaturalezaqumica, revistenunaimportancianotablenosloporlafrecuenciaenqueintervienen enlosprocesosdedeterioro,sinotambin,yparticularmente,porquelosprocesosdealteracinqueproducenimplican,enlaprcticatotalidaddelos casos,la destruccindetodo elproducto,alcontrariodeloqueocurre cuando intervienenotrascausasdealteracin,quepuedendeterminarfenmenosde deterioro localizados que presentan la posibilidad de una utilizacin parcialdel producto.3.1.CAUSASQUMICASEntrelasreaccionesqumicasqueconducenaldeteriorodelosalimentos existendosparticularmenteimportantes:elpardeamientonoenzimticoyel enranciamiento delas grasas.3.1.1.Pardeamiento no enzimtico(Reaccin deMaillard)BajoladenominacindepardeamientonoenzimticooreaccindeMaillardseincluyen una serie dereaccionesmuy complejas, por medio de lascuales,yen determinadascondiciones,losazcaresreductores pueden reaccionar conlasprotenasyproducirunaseriedepigmentosdecolorpardo-oscuroy unasmodificaciones en elolor ysabor de losalimentos, que en unos casos son deseables(asados,tostadosyfrituras)yenotrosindeseables(coloresoscuros que se desarrollandurante elalmacenamiento).El nombrede pardeamientono enzimtico sirve para diferenciarlo delpardeamientoenzimtico,rpido,queseobservaenlasfrutasyhortalizascomo consecuencia desu oxidacin.El pardeamiento no enzimticose presenta durante los procesostecnolgicos o elalmacenamiento de diversos alimentos.Se acelera por el calor y, por lo tanto,seacusaenlasoperacionesdecoccin,pasteurizacin,esterilizaciny deshidratacin.Elpardeamientonoenzimticoesdebidoaunareaccinquetienelugar entre un grupo aldehido o cetona, procedente de losazcares reductores, ygru-42Procesos de conservacin dealimentospos amino de aminocidos o protenas, va acompaado por una reduccin de la solubilidaddelasprotenas,unadisminucindelvalornutritivoylaproduccindesabores extraos.ElpardeamientodeMaillard,opardeamientonoenzimtico,incluyeuna seriedereaccionesenlasqueeldesarrollodelcolortienelugarenelltimo paso del proceso.Se puede resumir entres pasos:Paso inicial(no hayproduccin de color):1.Condensacinazcar-aminoparaformarunaglucosilamina-N-susti- tuida.Reaccin reversible.2.RearreglodeAmadori,la glucosilamina setransforma enuna cetosi- mina oaldosamina.Pasointermedio(formacindecoloresamarillosmuyligerosyproduccinde olores desagradables).3.Deshidratacindeazcares,seformanderivadosdelfurfural,reduc- tonasodehidrorreductonas.dependiendodelpHydela actividadde agua delsistema.4.Fragmentacin de azcares,se forman compuestos a-hidroxicarboni- los,glucoaldehido.gliceraldehido,piruvaldehido,aceto!,acetona, diacetilo,etc.5.Degradacin de Strecker.aminocidos ms las dehidrorreductonas de 3) formanaldehidosconun tomodecarbono menosqueelaminocido inicial, ms CO,.Paso final (formacin de pigmentos):6.Condensacinaldlicadecompuestosintermediosparaformarpigmentosinsaturadoscon propiedades fluorescentes.7.Polimerizacindealdehidos conaminas.Enla figura1 semuestra el diagrama caracterstico,de acuerdo conHodge (1953),que resumetodoslos posiblesmecanismospresentesen las reacciones de oscurecimiento de Maillard.ComoconsecuenciadelasreaccionesdeStrecker seforman,ademsde loscitadosaldehidosyCO,,nuevoscompuestoscarbonlicosquepueden reaccionar entres,conlosaldehidosoconlassustanciasaminoyproducir compuestosvoltilesaromticos,deseablesono,talescomolaspirazinas, entrelasquedestacaladimetilpirazinaquees,porejemplo,elconstituyentedelaromadelaspatataschips.Estareaccinseutilizaparaproducir losaromascaractersticosdeciertosalimentos,comoelchocolate,lamiel yelpan.Lospigmentosresponsablesdelcolorproducidoenlasfasesfinalesdel pardeamientosonlasmelanoidinascoloidales,silasreaccionesdeMaillardy deStreckersonmuyintensas,nosoloproducensaboresdesagradablessino quedanlugaraalgunassustanciaspotencialmentetxicas,laspremelanoidi- nas,quepuedencontribuiralaformacindenitrosaminas,ademsdetener efecto mutagnico por s mismas.Alteracin de los alimentos43Glucosilaminaaldosa + grupoaminot+H-0 N-sustitiudaArreglo de AmadoriFigura1-Reacciones de pardeamiento de Maillard (Hodge,1953).LareaccindeMaillardsefavoreceapHligeramentealcalinoyporlo tanto losalimentoscidos no estnsujetosa este tipo deoscurecimiento.44Procesos de conservacinde alimentos3.1.2.Enranciamientode los lpidosLasgrasasylosaceitessonsusceptiblesadiferentesreaccionesde deterioroquereducenelvalornutritivodelalimentoyademsforman compuestosvoltilesqueproducenoloresysaboresdesagradables.Estose debe,porunaparte,aqueelenlacesterdelosacilglicridospuedesufrir unahidrlisisqumicaoenzimticay,porotra,aqueloscidosgrasos insaturadossonsensiblesareaccionesdeoxidacin.Engeneral,eltrmino rancidezsehautilizadoparadescribirlosdiferentesmecanismosatravs deloscualessealteranloslpidos.Elgradodedeteriorodependedeltipo degrasaoaceite,losmssusceptiblesaestoscambios,sonlosdeorigen marinoseguidosporlosaceitesvegetalesyfinalmenteporlasgrasasanimales.Eldeteriorodeloslpidossehadivididoendosgruposdereacciones: enranciamientohidrolticoyenranciamientooxidativo.Elprimerosedebe bsicamentealaaccindelaslipasasqueliberancidosgrasosdelostriacil- glicridos,mientrasqueelsegundoserefierealaaccindeloxgenoydelas lipoxigenasassobrelasinsaturacionesdeloscidosgrasos.Enesteapartado, referentea lascausasqumicas dedeterioro,setratar nicamenteelenranciamiento oxidativo.Lasreaccionesdeoxidacindeloslpidostienendiversosorgenes,el principaleslaaccindirectadeloxgenosobrelosdoblesenlacesdelos cidosgrasosinsaturados.conlaconsecuenteformacindehidroperxi- dos.Estetipoderancidezsepresentacomnmente,comoesobvio,enlpidosconunaltocontenidodecidosgrasosinsaturadosyeseldeterioro mscomndelasgrasasutilizadasenlaindustriaalimentaria.Laoxidacindeloslpidosinsaturadospuedegenerarunagranvariedaddecompuestos,quevandesdesustanciaspolimerizadashastamolculasvoltiles debajopesomolecular,queproducenoloresysaboresdesagradablesenel alimento.Laintensidadylaformadeoxidacin,yloscompuestosformados, dependenengranpartedelascondicionesdeoxidacin(temperatura,presenciadecatalizadores,estadodedispersindelagrasa,tipodecido graso,cantidaddeoxgenodisponible,etc.).Laactividaddeaguadelos alimentosdesempeaunpapelimportanteenlavelocidaddeoxidacin, lastemperaturasaceleranconsiderablementelaoxidacinascomola aireacin.3.2.CAUSAS BIOLGICASComoyasehaindicado,lascausasbiolgicassonlasmsimportantesen eldeteriorodelosalimentosylasdemsgravesconsecuencias,yentrestas particularmentelas producidaspor lasenzimas naturalesde losalimentos ylas causadas por microorganismos.Alteracin de los alimentos453.2.1.Enzimas naturalesde los alimentosLasplantasylosanimalestienensuspropiasenzimas,cuyaactividad,en granparte,sobreviveala recoleccinyalsacrificio,intensificndoseconfrecuenciaapartir deesemomento,debidoaquelasreaccionesenzimticasson controladasy equilibradascon mucha precisin enla planta o enel animalque viveyfuncionanormalmente:peroesteequilibrioserompecuandoelanimal essacrificadoo la planta retirada del campo.Siestasenzimasnosoninactivadas,siguencatalizandoreaccionesqumicas en los alimentos,algunas de estas reacciones,sino se les permite progresar msall deunciertolmite,sonmuydeseables,por ejemplolamaduracinde algunasfrutasdespusdelacosechayelablandamientonaturaldelacarne, pero msalldel lmiteptimoestas reaccionesllevana la descomposicinde los alimentos,los tejidos debilitados son atacados por infecciones microbianas.Losmecanismosenzimticosdesempeanunpapelfundamentalenla transformacinpost-mortemdelmsculoencarne.Enloqueafectaalaternezadelascarnesintervienenalmenosdossistemasenzimticos,elcolor dependedela regulacindel estadodeoxido-reduccindelamioglobina yen elaromaintervienen tanto la proteolsis post-mortem como la lipolsis.Laclulavegetal,conrespectoalaclulaanimal,presentasistemasenzimticosespecficos:lasenzimasquesintetizanydegradanlosconstituyentes delasparedescelulares(polisacridos),lasenzimasdelavadelabiosntesis deletilenoylasenzimasdelciclodeCalvin,porejemplo.Losdosprimeros sistemasdesempeanunpapelimportanteenlosprocesosdemaduracindel vegetaly,cuandosealcanzaesteestado,enlosprocesosdealteracindela clulavegetal.Estaalteracinsemanifiestaanivelmacroscpicoporun ablandamientodelasfrutasodelashortalizas.Losgolpes(causafsicade deterioro)aceleranelablandamiento,puestoquedestruyenlaintegridadcelular conliberacindehidrolasascontenidasenlasvacuolasyporqueestimulan laproduccindeetileno.As mismo,los cristalesde hieloformadosdurante la congelacinsonperjudicialesparalafirmezadelasfrutasyhortalizasporlas mismas razones:liberacinde enzimas que hidrolizanlas paredes.Aestossistemasenzimticoshayqueaadirotrasenzimasquenoson especficasdelosvegetales,talescomolalipoxigenasaylapolifenoloxidasa, queintervienenenlosprocesosdepost-maduracindelosvegetalesycuyos efectosnosondeseables(aparicindeoloresycoloresdesagradables)ylas lipasasquesoncausantesdelalipolsis.enranciamientolipoltico,muynotable en productos lcteos por ejemplo.3.2.2.MicroorganismosElproceso de deterioro denaturaleza microbiana es unfenmeno-variable, dado queest condicionadopor eltipoy nmerodeespeciesmicrobianaspresentes,que a su vez est condicionado por la composicin qumica delsustrato46Procesos de conservacin de alimentosydelas condicionesdeconservacin,sobretodolatemperatura yla presencia oausencia deoxgeno.3.2.2.1.Efectos del metabolismo de los microorganismosenlos alimentosLa presencia ylaactividaddelosmicroorganismos,bajociertospuntosde vista,esunfenmenotildadoque,atravsdesucargaenzimtica,desarrollan toda una serie de transformaciones delamateria orgnica que contribuyen deformaesencialacompletarelciclodelamateriaenlanaturaleza.Enotras palabras,laaccindelosmicroorganismosenlosalimentos,tienecomofin ltimolamineralizacindelamateriaoranica,desafortunadamente,esteo7largo camino deldesarrollodelos microorganismosda lugar a la formacinde todaunaseriedecompuestossiempremssimplesque,enlamayorpartede loscasos,tienencomoconsecuencialamodificacindelascaractersticas organolpticas del producto,la aparicindefenmenos de alteracin y enconsecuencia el alimento deja ser adecuado para elconsumo humano y, en algunos casos,afortunadamentebastantepocos,ademsnocivo para la salud.Losmecanismospormediodeloscualeslosmicroorganismosrealizanla escisinytransformacindelamateria orgnicasonmuycomplejos,perolas vasmetablicasseguidasfundamentalmentepuedenreducirseados:oxidaciny fermentacin.Aunquelacargaenzimticadelosmicroorganismoses talquepuedenatacarsimultneamentealamayorpartedelossustratos,las vasmetablicasseexponenseparadamentesegnelgrupoprincipaldelsustrato(hidratos de carbono,lpidos. prtidos.etc.),ademshay quesealar- que, losmetabolitosfonnadosdelaescisindeuncompuestodeterminadopueden ulteriormentesermetabolizadossiguiendounavametablicapropiadeotro grupo desustancias.Loshidratosdecarbonosonutilizadospor losmicroorganismosesencialmentecomofuenteenergtica.Generalmente,salvorarasexcepciones,los polisacridossonprimeroescindidosenmonosacridos,loscualesasuvez son degradados a compuestos de1.2.3y 4 tomos de carbono.Con excepcin depocasespeciesmicrobianas,losmonosacridossonescindidosenprimer lugarencidopirvico.elcualserposteriormente,encondicionesaerobias, oxidadocompletamentehastalaformacindeCO,yH:0,obien,enanaero- biosis,encompuestosorgnicosmssimples,caractersticosdeltipodefermentacinmicrobianainvolucrada.Segnlosproductosfinalesobtenidos,se puedendistinguirvariostiposdefermentacin:alcohlica,lctica,etc.Enel CaptuloIIIsetratan losdiferentes tiposdefermentacin,quecuandose realizanencondicionescontroladassoninteresantesparalaconservacindelos alimentos,pero que tambin pueden ser causa dealteraciones.Loslpidospresentesenvariosproductosalimentariossufrenlaaccin demoledoradelosmicroorganismoscapacesdeproducirunalipasa,esdecir los microorganismoslipolticos.No obstante hay quesealar quelasalteracioAlteracin de los alimentos47nesdeloslpidosproducidaspormicroorganismossonmuchomenosimportantes quelas denaturaleza puramente qumica.Losproductosderivadosdelaescisindeloslpidosvaransegneltipo delpidosafectados,assetendrformacindeglicerolydediversoscidos grasos insaturados y saturados en el caso de la escisin de los glicridos; o bien glicerina,cidoortofosfricoyunaminocidoenelcasodelosfosfolpidos. Loscompuestosqueasseformansufrentambinunaescisinulterior siguiendovasmetablicastpicasdelassustanciasnonitrogenadasodelas nitrogenadas,as el glicerol es escindido como triosas, mientras que los aminocidossiguen la va delassustanciasnitrogenadas.Decualquiermodolosproductosmsinteresantesdelaescisindelos lpidossonloscidosgrasos,algunosdeloscuales,especialmentelosde cadenacorta(cidoactico,propinico.butrico,caprnico)puedenproducir oloresysaboresdesagradables.Enotroscasos,estoscidospuedenformar principiosdeoloresagradables,peroanormales comoel butiratode etilo(olor depina)oelisovalerianatodeetilo(olor defresa),esterificandolosalcoholes queseoriginandela fermentacindelosazcares.Ademshayquerecordar que estos cidos grasos son directamente responsables de la aparicin del fenmeno de rancidez,quesemanifiesta con la aparicin deunsabor yolor caracterstico.Losprtidosrepresentanelcomponentemsimportantedelosproductos alimentariosdeorigenanimalysudemolicinimplica siemprecambiosnotablesdesuscaractersticasorganolpticas.Lademolicindelasprotenasse iniciasiempreconlaroturadelosenlacespeptdicosyconlaformacinde proteosas,peptonas,polipptidos,dipptidos,pptidosyaminocidos,estos ltimosintervienendeformaconsiderablesobreelolor ysabordel producto. Losaminocidossonescindidosposteriormentepormediodedosprocesos fundamentales,desaminacinydescarboxilacin,encompuestosmssimples comocidossaturadosoinsaturados,cetocidosohidroxicidosyNH3obien en las correspondientesaminas yCO: .Sonmuchoslosmicroorganismosaerobiosoanaerobios,esporgenoso no,GrampositivosoGramnegativos,capacesderealizarlaescisindelas protenas.Esta escisinsedesarrolla de manera diferentesegntenga lugar en ambienteaerobiooanaerobio.Engeneral,losmicroorganismosaerobios,por lotantoambienteaerobio,escindenlasprotenasencompuestosmssimples pormediodetodaunaseriedereaccionesoxidativas;losproductosfinales estn completamente oxidados y no se tiene nunca la aparicin de productos de malolor;cuando hay presente cidosulfhdrico en general aparecebajoforma desulfatoyelamoniacoesoxidadoposteriormentea nitrato.Cuandolaescisindelasprotenasesproducidapormicroorganismosanaerobios,losproductosfinalesnoestnnunca completamenteoxidados,comoenelcasoanterior,sinoqueseformancompuestosintermedioscomoindol,mercaptanos, cido sulfhdrico y amoniaco que hacen el producto maloliente y nauseabundo.48Procesos de consen'cicinde alimentosLa degradacindelas protenasnoesnunca deseablecuandosedesarrolla sobreproductosfrescos,talescomocarnes,pescados,etc.ysudesaparicin provocasiempreunadepreciacindelvalorcomercialdelproducto.Esen cambiodeseable cuandoescontrolada ydetenida en elmomentooportuno,en todoslosproductosalimentariossometidosamaduracin,peroentodoslos casosessiempreindeseablecuandoladegradacinesintensahastalmites talesqueproducenverdaderoscambiosdelascaractersticasorganolpticas, dando lugar genricamente a fenmenos de putrefaccin.Enlneasgenerales,enelsectordelosproductosdeorigenanimalsedistingueunaputrefaccinaerbicasuperficialyunaputrefaccinanaerbica profunda,aunqueendefinitiva losdos fenmenosson perfectamentesuperpo- nibles.Laputrefaccinaerobiaesdebidaaungrannmerodemicroorganismos aerobios, esporgenos o no,Gram positivos y Gram negativos, muchas de estasespeciessonpsicrfilas,porloqueelprocesosepuedemanifestartambinabajatemperatura.Laputrefaccinanaerobiasedebealaactividadde microorganismosanaerobios, pertenecientesalgneroClostridium.3.2.2.2.Origende los microorganismos enlos alimentosExisten miles de gneros y especies de microorganismos,varios centenares de ellos estn relacionados de una u otra forma con los productosalimentarios. Losmicroorganismosdeimportanciaalimentariasonaquellosqueestnpresentesdeforma naturalenelalimento,o bien hansidoaportados por contaminacin,ohansidoaadidosintencionadamentedurantealgnmomentodesu historia,pero,independientementedesuorigen,todoshanencontradoenel producto condiciones favorables para sudesarrollo.En los alimentos se puede encontrar, por tanto, dos tipos de microorganismos:Losqueseutilizanensuprocesodefabricacin,deconservacin,ose usanpara potenciarsusabor.Estetipodemicroorganismosylosprocesosen los que participansetratarn en elCaptuloIII.Losquesuponenla causa principaldedeteriorodelosalimentos,sonel objeto de este Captulo.Losmicroorganismosdeesteltimogrupoestnpresentesenelambiente natural delhombre(en el agua,suelo, aire, etc.),en el propio hombre y en todos losseresvivos(plantasyanimales),enla pieldelganado,enlas plumasdelas aves,en lascortezas de frutasy hortalizas,en el equipo utilizado en la manipulacin y procesado de los alimentosqueno ha sido esterilizado y tambin en las manos, piel y ropa del personal quemaneja losalimentos. Un hecho importante es que los microorganismos no se encuentran generalmente dentro de lostejidos vivos y sanos de animales o plantas. Pero siempre estn presentes y dispuestos a invadirlos sise producen roturas en la piel o cscara osi sta ha sido debilitada.La pielde losanimales,de las frutas,la cscara de loshuevos,etc.,constituyenbarrerasnaturalesquelasclulasmicrobianasnopuedenatravesar.SinAlteracin delos alimentos49embargo,durantela preparacindela canaldelosanimalesenel matadero,la pielpuedeser unfocodecontaminacin,otam