“TECNOLOGÍAS APLICADAS A FRUTAS Y HORTALIZAS CON EL FIN DE...
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MASTER INTERNACIONAL EN TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS – MITA – “TECNOLOGÍAS APLICADAS A FRUTAS Y HORTALIZAS CON EL FIN DE PROMOVER SU CONSERVACIÓN Y CONSUMO” Autor: NICOLÁS PINTO MOSQUERA Directores: DR. HUGO CHLUDIL DRA. GRACIELA CORBINO UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI PARMA FACULTAD DE AGRONOMIA DE LA UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES MARZO 2015 I
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MASTER INTERNACIONAL EN TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS
– MITA –
“TECNOLOGÍAS APLICADAS A FRUTAS Y HORTALIZAS CON EL FIN
DE PROMOVER SU CONSERVACIÓN Y CONSUMO”
Autor: NICOLÁS PINTO MOSQUERA
Directores: DR. HUGO CHLUDIL
DRA. GRACIELA CORBINO
UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI PARMA
FACULTAD DE AGRONOMIA DE LA
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
MARZO 2015
I
Contenido
1. Capítulo I Importancia de las frutas y hortalizas en la dieta…….1
1.1 Objetivo General…………………………………………………………......2
1.2 Beneficios de los fitoquímicos en salud………………….........................2
1.3 Consumo de frutas y hortalizas…………………………………………….5
1.3.1 Cifras actuales…………………………………………………………………………5
1.3.2 Comportamiento del consumidor…………………………………………………….6
1.4 Calidad………………………………………………………………………..8
1.5 Componentes de la calidad………………………………………………...9
1.5.1 Apariencia.……………………………………………………………………….........9
1.5.2 Flavor………………………………………………………………………………….13
1.5.3 Calidad o valor nutricional…………………………………………………………..14
1.6 Fitoquímicos en frutas y hortalizas……………………….......................18
1.6.1 Capacidad Antioxidante……………………………………………………………..19
1.6.2 Clasificación de los principales fitoquímicos…………………………………….20
1.7 Terpenos y Terpenoides…………………………………………………..22
1.8 Compuestos fenólicos……………………………………………………..25
1.8.1 Clasificación de los compuestos fenólicos………………………………………..25
1.9 Tipos de compuestos fenólicos…………………………………………...28
1.9.1 Fenólicos simples…………………………..………………………………………..28
1.9.2 Flavonoides……………………………………………………………………..........29
1.9.3 Chalconas y Auronas………………………………………………………………..31
1.9.4 Flavanonas……………………………………………………………………………32
II
1.9.5 Flavonas………………………………………………………………………………33
1.9.6 Flavonoles…………………………………………………………………………….34
1.9.7 Flavandioles………………………………………………………...........................35
1.9.8 Antocianinas………………………………………………………………………….37
1.9.9 Cumarinas…………………………………………………..………........................40
1.9.10 Taninos………………………………………………………………………….......40
1.10 Tipos de compuestos azufrados………………………………………...43
1.10.1 Glucosinolatos………………….…………………………………………………..43
1.10.2 Tiosulfonatos………………………………………………………...……………..47
1.11 Producción y consumo de frutas y hortalizas en América Latina…....48
2. capítulo II Tecnologías para la conservación de frutas y
hortalizas………………………………………………………………..53
2.1 Escaldado…………………………………………………………………...55
2.2 Conservas – Enlatados………………………………………………….…58
2.3 Conservas – Encurtidos……………………………………………………61
2.4 Deshidratación……………………………………………………………...64
2.4.1 Deshidratado osmótico……………………………………………………………...67
2.4.2 Deshidratación por microondas…………………………………………………….69
2.4.3 Liofilización……………………………………………………………………………70
2.5 Congelados y Refrigerados……………………………………………….72
2.5.1 Congelados…………………………………………………………………………...74
2.5.2 Congelado en cámaras de frío (air blast freezing= congelado por pasaje de
aire)…………………………………………………………………………………………..76
III
2.5.3 IQF…………………………………………………………………………………….78
2.6 Altas Presiones……………………………………………………………..78
2.7 Hortalizas frescas mínimamente procesadas, conservadas bajo cadena
de frío, listas para ser consumidas (IV gama)……………………………….82
2.7.1 Irradiación…………………………………………………………………………….84
2.7.2 Técnicas de irradiación……………………………………………………………...86
2.7.3 Irradiación UV-C………………………………………………………………..........88
2.7.4 Efectos de la irradiación…………………………………………………………….90
2.8 Atmósferas Controladas……………………………………….................93
2.8.1 Atmósfera controlada………………………………………………………………..93
2.8.2 Atmósfera modificada……………………………………………………………….94
2.8.3 Ambiente controlado………………………………………………………………...96
2.8.4 Envasado inyectando gas…………………………………………………………..96
2.8.5 Envasado al vacío…………………………………………………………………...96
2.8.6 Envasado al vacío con película adherida…………………………………………97
2.8.6.1 Películas laminadas……………………………………………………………………..98
2.8.6.2 Películas construidas……………………………………………………………………98
2.8.6.3 Películas micro perforadas……………………………………………………………..98
2.8.6.4 Membranas micro porosas……………………………………………………………..99
2.8.6.5 Películas inteligentes……………………………………………………………………99
2.8.6.6 Flow pack………………………………………………………………………………..100
2.9 Recubrimientos y Películas comestibles (films)……………………….100
2.9.1 Tipos de recubrimientos comestibles…………………………………………….103
2.9.2 Nuevos biopolímeros implementados en el desarrollo de películas y
recubrimientos comestibles………………………………………………………………110
IV
2.9.3 Proceso de formación y aplicación de recubrimientos y películas
comestibles………………………………………………………………………………...115
2.9.4 Métodos de aplicación de recubrimientos y películas comestibles…………...117
2.9.5 Efectos de los recubriimientos y películas comestibles………………………..118
Fotografías de recubrimientos comestibles………………………..123
Consideraciones Finales………………………………………........124
Bibliografía Consultada…………………………............................127
V
Contenido de gráficos
Gráfico N° 1.1 Estructuras químicas de carotenoides…...………………………………...…22
Gráfico N° 1.2 Estructuras químicas de fitoesteroles y fitoestanoles…………………….....24
Gráfico N° 1.3 Estructuras químicas de ácidos con elevada capacidad antioxidante........29
Gráfico N° 1.4 Estructura química de flavonoides……………………..……………………...30
Gráfico N° 1.5 Estructura química de chalconaringenina y buteína...................................31
Gráfico n° 1.6 Estructura química de flavanonas……………..............................................32
Gráfico N° 1.7 Estructura química de la naringina…………………………………..………..33
Gráfico N° 1.8 Estructura química de la flavona…...………………………………………....33
Gráfico N° 1.9 Estructura química de flavonoles................................................................34
Gráfico N° 1.10 Estructura química de la taxifolina………………...…………………………35
Gráfico N° 1.11 Estructura química de glicósidos de flavonoles….....................................35
Gráfico N° 1.12 Estructura química de la leucoantocianidina……………………………… 36
VI
Gráfico N° 1.13 Estructura química de flavanos………..……………………………………..36
Gráfico N° 1.14 Estructura química de antocianinas, ion flavilium y numeración de las
posiciones de los carbonos de las principales agliconas presentes en antocianinas…….37
Gráfico N° 1.15 Cadenas glicosídicas rutinosa y soforosa.................................................38
Gráfico N° 1.16 Estructura química del glucósido de malvidina y éster cumárico del
glucósido de malvidina……………………………………………………..…………………….38
Gráfico N° 1.17 Estructura química de la cumarina…………………………………………..40
Gráfico N° 1.18 Composición química de un tanino (ácido gálico)…...…………………….41
Gráfico N° 1.19 clasificación de los taninos…………………………………………………...42
Gráfico N° 1.20 Estructura química del glucosinolato…….................................................44
Gráfico N° 1.21 Estructura química de productos de degradación de glucosinolatos…….45
Gráfico N° 1.22 Degradación de los glucosinolatos…………………………………………..46
Gráfico N° 1.23 Estructura química de derivados azufrados………………………………..47
Gráfico N° 2.1 diagrama de flujo del proceso de escaldado de frutas………………...……57
VII
Gráfico N° 2.2 Diagrama de flujo del proceso de enlatado de frutas………….……………60
Gráfico N° 2.3 Diagrama de flujo del proceso de encurtido de vegetales………………….62
Gráfico N° 2.4 Diagrama de flujo del proceso de deshidratación osmótica........................68
Gráfico N° 2.5 Etapas del proceso de liofilización……………………….……......................71
Gráfico N° 2.6 Diagrama de flujo del proceso de congelación y refrigeración de frutas y
hortalizas……………………………………………………………………………...…………...73
Gráfico N° 2.7 Símbolo internacional de irradiación “Radura”……………………………….85
Gráfico N° 2.8 Etapas principales para la obtención de recubrimientos y películas
comestibles……………………………………………………………………………………....116
Gráfico N° 2.9 Propiedades funcionales de un recubrimiento comestible en frutas y
hortalizas frescas………………………………………………………………………………..119
Gráfico N° 2.10 Transferencias controladas por recubrimientos y películas
comestibles………………………………………………………………………………………122
VIII
Contenido de tablas
Tabla N° 1.1 Capacidad antioxidante de frutas y hortalizas………………………..............19
Tabla N° 1.2 Clasificación de los principales fitoquímicos…………………………………...21
Tabla Nº 1.3 Clasificación de los fenoles………………………………………….…………...26
Tabla N° 1.4 Principales funciones de los fenoles…………………………………...………27
Tabla Nº 1.5 Crecimiento medio de la producción de frutas en América Latina…...……..49
Tabla N° 1.6 Participación de América Latina en la producción de frutas tropicales y
cítricos……………………………………………………………………………………………...50
Tabla N° 1.7 Crecimiento medio de la producción de hortalizas en América Latina……..51
Tabla N° 2.1 Dosis de radiación recomendada……………………………………………....92
IX
Resumen
Las frutas y hortalizas juegan un rol fundamental en la dieta al suministrar nutrientes y
proveer fitoquímicos que modulan funciones corporales u orgánicas específicas. Existen
evidencias científicas que indican que estos metabolitos secundarios poseen efectos
beneficiosos para la salud en la prevención de enfermedades crónicas y degenerativas.
Si bien se conoce el impacto positivo de frutas y verduras en la dieta, las mismas no son
incorporadas en cantidad y calidad adecuadas. Por ende, además de las políticas de
promoción del consumo, la industria alimentaria juega un rol fundamental en la provisión
de frutas y hortalizas a lo largo de todo el año y en sus diversas presentaciones desde el
producto fresco (primera gama) hasta el producto mínimamente procesado (cuarta gama).
En la presente tesis se pretende a través de un análisis bibliográfico, dar a conocer
tecnologías alimentarias de preservación de frutas y hortalizas que favorecen la
incorporación de fitoquímicos beneficiosos para la salud.
Se describen algunas tecnologías alimentarias utilizadas en la conservación de frutas y
hortalizas, que incluyen escaldado, conservas: enlatados y encurtidos, deshidratación,
refrigeración y congelación, así como, nuevas e innovadoras tecnologías (altas presiones,
irradiación, atmósferas modificadas, recubrimientos y películas comestibles), que además
de asegurar su calidad suelen incrementar el atractivo de estos productos y promover su
consumo.
Palabras claves: Frutas y hortalizas. Fitoquimicos. Frutas y hortalizas procesadas.
X
Abstract
Fruits and vegetables play a fundamental role in the diet by providing nutrients and
phytochemicals that modulate provide specific organ or bodily functions. There is scientific
evidence that these secondary metabolites have beneficial health effects in the prevention
of chronic and degenerative diseases.
While it is known the positive impact of fruit and vegetables in the diet, they are not
incorporated in quantity and quality. Therefore, in addition to policies promoting
consumption, the food industry plays a key role in the provision of fruit and vegetables
throughout the year and in its various presentations from fresh (first range) product to
product minimally processed (fourth range).
In this thesis aims through a literature review, give out food technologies preservation of
fruits and vegetables that favor the incorporation of beneficial phytochemicals to health.
Canned and pickled, dehydration, refrigeration and freezing, as well as new and innovative
technologies (high pressure, irradiation, modified atmospheres, edible films and coatings:
Some food technologies used in the preservation of fruit and vegetables, including
brewing, canning described), in addition to quality assurance tend to increase the appeal
of these products and promote their consumption.
Keywords: fruits and vegetables. Phytochemicals. Processed fruits and vegetables.
XI
1. Capítulo I Importancia de las frutas y hortalizas en la dieta
Las frutas y hortalizas juegan un papel fundamental en la dieta al suministrar nutrientes y
proveer fitoquímicos que modulan funciones corporales u orgánicas específicas. Estos
metabolitos secundarios poseen efectos beneficiosos para la salud.
Existe una fuerte evidencia científica que evidencia que un patrón de alimentación
saludable sumada a la actividad física regular puede prevenir el riesgo de contraer ciertas
enfermedades. Los cambios en la alimentación ocurridos en los últimos años han tenido
consecuencias importantes en la nutrición. En particular, los hábitos alimentarios
consumistas asociados a un descenso del consumo de productos naturales (frutas y
hortalizas), han llevado a un empobrecimiento de la dieta con efectos negativos sobre la
salud.
A nivel mundial, sobre todo en países desarrollados, se observa una epidemia de
enfermedades metabólicas muy ligadas a modificaciones en el estilo de vida, aumento del
sedentarismo y dietas abundantes poco saludables (Banegas y Ruilope, 2003). El
consumo de altas cantidades de carnes rojas y procesadas unido a la baja ingesta de
fibra y fitoquímicos presentes en frutas, hortalizas y granos integrales serían los
responsables de la alta incidencia de muchas enfermedades del mundo occidental.
A pesar de conocerse el impacto positivo de frutas y verduras en la dieta, las mismas no
son incorporadas en cantidad y calidad adecuadas, por ende existen distintos organismos
gubernamentales nacionales e internacionales, así como agrupaciones que promueven su
consumo y desarrollan políticas tendientes a revertir los hábitos de consumo.
1
A la falta de buenos hábitos en la alimentación se suma el hecho de que las frutas y
hortalizas son productos altamente perecederos por lo cual, la tecnología alimentaria
juega un rol fundamental en la provisión de frutas y hortalizas a lo largo de todo el año y
en sus diversas presentaciones desde el producto fresco (primera gama) hasta el
producto mínimamente procesado (cuarta gama).
La presente tesis pretende mostrar algunos aspectos de la tecnología del procesamiento
de frutas y hortalizas que favorecen el consumo de las mismas.
1.1 Objetivo General
A través de un análisis bibliográfico, dar a conocer tecnologías alimentarias de
preservación de frutas y hortalizas que favorecen la incorporación de fitoquímicos
beneficiosos para la salud.
1.2 Beneficios de los Fitoquímicos en salud
Muchos estudios sugieren que el estilo de vida occidental y factores de la dieta,
pueden ser responsables de la alta incidencia de cáncer y muchas otras enfermedades en
los países industrializados.
Asimismo, se ha demostrado que la obesidad, la falta de actividad física, el consumo de
tabaco y alcohol, la privación del sueño y otros factores aumentan el riesgo de muchas
enfermedades del ser humano.
(Durko y Malecka-Panas 2014).
2
La dieta es un factor modificable en la prevención y reducción de riesgo de enfermedades
coronarias (CHD) y muchas otras. Los análisis de estudios recientes sobre la calidad de
grasa, confirman la importancia de sustituir la grasa saturada por ácidos grasos
polinsaturados para prevenir el riesgo de muchas enfermedades (Gupta y Lenart 2013).
La prueba científica de disminución del riesgo de enfermedades coronarias y otras, ha
conducido a cambios políticos importantes incluyendo la eliminación de las grasas “trans”
dentro de los listados de nutrición y la prohibición del uso de estas grasas en
establecimientos alimentarios de algunas ciudades.
Se considera que las frutas y vegetales, pescado, y granos enteros son los alimentos
protectores para la salud más importantes, según estudios obtenidos sobre la reducción
del riesgo de enfermedades coronarias (Block et al.1992).
Con la aparición de la nutrición personalizada, cada vez se analiza más el papel de los
factores genéticos en la modulación de sustancias nutritivas para la reducción del riesgo
de enfermedades.
Las frutas y hortalizas constituyen una fuente muy rica de compuestos bioactivos cuyas
propiedades y características son beneficiosas para la salud. Por lo tanto aparte de sus
atributos cualitativos y sensoriales, las materias primas hortícolas con probado poder
alimenticio y contenido de compuestos bioactivos, están ganando espacio en el mercado
a partir del uso de tecnologías simples para la obtención de productos mínimamente
procesados.
3
Las frutas y hortalizas poseen los más altos niveles de fibra, vitaminas y minerales,
brindando volumen y favoreciendo el tránsito intestinal. Además reducen el riesgo de
enfermedades crónicas tales como: diabetes, cáncer, afecciones del sistema nervioso
central, anemias y enfermedades cardiovasculares (Kahima 2013).
En un estudio realizado entre 1993 y 1997 en Dinamarca, se calculó el beneficio de la
ingesta diaria de frutas y hortalizas (gramos por día), se utilizaron 42 tipos diferentes de
frutas y hortalizas. Reveló que la mayor ingesta de frutas y hortalizas es un factor
protector para la salud. Después de analizar los resultados, se concluyó que las personas
con mayor ingesta de frutas y hortalizas (673 gramos/día en promedio) tenían un riesgo
de hospitalización y riesgo de fallecimiento menor que las personas de menor ingesta
(147 gramos/día en promedio) (Johnsen et al. 2003).
En un estudio realizado por el “Department of Primary Health Care” de la Universidad de
Oxford para investigar el efecto de 6 meses de alto nivel de ingesta de frutas y hortalizas
en una población sana con amplio rango de hábitos dietéticos, participaron 690 individuos
sanos de entre 25 y 64 años de edad. El estudio reveló que la presión arterial sistólica
descendió significativamente en el grupo que recibió una elevada cantidad de frutas y
hortalizas (6 ingestas diarias mínimas). La presión arterial sistólica es un factor
fundamental en el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares. Una reducción de
2mmHg, produce una reducción del 17% en la incidencia de hipertensión, un descenso
del 6% en riesgo de enfermedad coronaria y de 15% en riesgo de accidente
cerebrovascular y episodios isquémicos cerebrales (John et al. 2009).
4
Existen evidencias del efecto inhibitorio que poseen los fitoquímicos presentes en
manzanas en el desarrollo de cáncer mamario en ratas, atribuyéndosele esta actividad a
los derivados fenólicos y flavonoides. (Liu et al. 2009).
1.3 Consumo de frutas y hortalizas
1.3.1 Cifras Actuales
En Argentina y en la mayoría de países latinoamericanos, la ingesta diaria media de frutas
por habitante, apenas supera la tercera parte que recomienda la Organización Mundial de
la Salud (OMS 2013). Este consumo no aumenta, a pesar de los aportes tecnológicos en
la producción.
En realidad el estancamiento del consumo de frutas no solamente se da en América
Latina, sino también en Europa, que en los últimos años son pocos los países que
superan los niveles recomendados.
El consumo de fruta en 2011, fue un 3% superior al del año previo, pero resultó a su vez,
un 3% inferior al promedio del período 2006 - 2010. En el caso de verduras y hortalizas, el
consumo interanual 2011 anotó un aumento del 2%, pero una caída del 3% frente al
promedio de los cinco años anteriores. Hay una preocupación por la tendencia a largo
plazo (Barbero 2012).
El consumo de frutas y hortalizas no es el adecuado en la Argentina, ni demuestra un
incremento, a pesar de los probados efectos benéficos sobre la salud humana y su menor
costo relativo en comparación con otros alimentos, como carnes.
5
Hay muchas razones de este estancamiento, entre las cuales está las grandes pérdidas
debido al mal manejo de pos cosecha, transporte y logística que se evidencia en el
traslado de las producciones frutícolas hacia los principales centros de consumo a través
de largas distancias (Barbero 2012).
Las naranjas, bananas y manzanas son las frutas preferidas por los consumidores en la
Argentina. Ya que se las puede cosechar durante todo el año. Los duraznos, uvas y peras
tienen un alto consumo en verano, y las mandarinas incrementan su consumo en invierno,
lo cual se debe a la estacionalidad de la producción. (Adec 2012).
Las poblaciones rurales de América Latina, Asia y África tienen que recolectar una
importante proporción de las frutas y hortalizas que consumen. Sin embargo, la
disponibilidad de frutas y hortalizas silvestres está en disminución debido a una creciente
población. Consecuentemente, las frutas y hortalizas se obtienen generalmente en las
granjas, huertas caseras, mercados y en puestos ubicados a lo largo de las carreteras.
Lugares que por lo general están apartados de las grandes ciudades (FAO 2014).
Debido a esto, en muy pocas sociedades las frutas y hortalizas ocupan un lugar
destacado en las preferencias alimentarias y rara vez son comidas de prestigio.
1.3.2 Comportamiento del Consumidor
Se entiende por comportamiento del consumidor, a los “actos, procesos y relaciones
sociales sostenidas por individuos, grupos y organizaciones para la obtención, uso y
experiencia consecuente con productos, servicios y otros recursos.”
6
Los perfiles de consumo son específicos para cada país e incluso región y varían con el
sexo, edad, nivel educativo y socioeconómico.
Existe una tendencia mundial hacia un mayor consumo de frutas y hortalizas motivada
principalmente por una creciente preocupación por una dieta más equilibrada, que
contenga una menor cantidad de carbohidratos, grasas y aceites y con una mayor
proporción de fibra dietética, vitaminas y minerales.
Algunos de los factores de esta tendencia es la concientización de la importancia de una
dieta saludable para lograr longevidad. Además, las menores necesidades calóricas de la
vida moderna, caracterizada por el sedentarismo y mayor confort.
Otro factor importante es la tendencia hacia la simplificación en la preparación de la
comida diaria. La creciente oferta de frutas y hortalizas industrializadas es en parte debido
al acortamiento del tiempo dedicado a la cocina. Un aspecto importante dentro de esta
tendencia es la creciente incorporación de las mujeres en trabajos de tiempo completo lo
que conduce a un menor tiempo en la compra y preparación de alimentos y un mayor
poder adquisitivo (Kumar et al. 2014).
Los servicios de comida rápida (fast food) y preparada (catering), los hogares
unipersonales y los bares de ensaladas son otros aspectos que aceleran el factor en la
simplificación de la preparación de la comida.
Una característica actual de consumo es la creciente segmentación del mercado en la
presentación de un producto: incremento en las formas, colores, sabores, formas de
preparación y empaque de los alimentos (FAO 2014 -2).
7
Los aspectos externos como presentación, apariencia, uniformidad, madurez y frescura
son los componentes principales en la decisión de compra, la que comúnmente es
tomada cuando el consumidor mira la mercadería en el local de venta.
Los aspectos internos como sabor, aroma, textura, valor nutritivo, ausencia de
contaminantes bióticos y abióticos (inocuidad) están vinculados a características no
perceptibles pero muy importantes para los consumidores.
Un factor a considerar es que son un producto altamente perecedero, por lo cual se debe
asegurar su calidad.
1.4 Calidad
La calidad es la característica de un producto, en este caso frutas y hortalizas, que
satisface las necesidades de los consumidores. Los atributos relacionados a la calidad
son: características físicas, químicas, microbiológicas y organolépticas (Sung et al. 2013).
Es una percepción compleja de muchos atributos que son evaluados en forma objetiva o
subjetiva por el consumidor al mismo tiempo. Con solamente mirar el color, el consumidor
puede saber si un fruto está inmaduro y que no posee buen sabor, textura o aroma. Si no
es suficiente evaluar la madurez con el color, se deben utilizar las manos para medir la
firmeza y otras características de percepción. El aroma es uno de los parámetros menos
utilizado.
Al ingerir frutas y verduras, se produce la percepción del sabor, aroma y textura. Esta es
la evaluación final en donde se confirman las sensaciones percibidas al momento de
8
comprar el alimento. La fidelidad se genera en esta etapa, por ejemplo: preferir las
manzanas verdes sobre las rojas. Se puede también generar fidelidad hacia marcas
comerciales, empaques, formas de presentación, lugares de venta, etc.
Las frutas y hortalizas son consumidas especialmente por su valor nutritivo y por su
variedad de formas, colores y sabores que las hace muy atractivas para la preparación de
alimentos. La principal precaución del consumidor es encontrar tanto a frutas y hortalizas
libres de contaminantes bióticos o abióticos que pueden ser perjudiciales para la salud, ya
que son consumidas crudas o con muy poca preparación (Koutsokera et al. 2013).
Así, los atributos de calidad pueden definirse de forma objetiva como la naturaleza del
mismo, respondiendo generalmente a controles de calidad. Por otra parte los atributos de
calidad subjetiva, también llamada calidad percibida, considera los atributos intrínsecos
(inocuidad, atributos nutricionales, atributos valor/ función) y extrínsecos (precio, marca,
envase, país de origen, certificación de calidad, etc.)
La calidad en pre y poscosecha de frutas y hortalizas, está a su vez directamente
asociada a los procesos fisiológicos normales, como madurez, respiración y transpiración
afectando apariencia, flavor y macro y micronutrientes de las mismas.
1.5 Componentes de la Calidad
1.5.1 Apariencia
La apariencia es la primera impresión que el consumidor recibe del producto y el factor
más importante para su aceptación y compra. Según algunos estudios, casi el 40% de los
consumidores toman la decisión de compra adentro del supermercado (Nesterenko 2013).
9
Uno de los componentes que se pueden percibir más fácilmente es la forma y tamaño,
siendo ésta un indicador de madurez y consecuentemente de sabor.
La uniformidad es un concepto que se aplica para todos los componentes de calidad
(color, forma, tamaño, madurez, textura, etc.) Uniformar el producto es la principal
actividad para la preparación de mercado. Indica que ya se conoce el producto, que se lo
ha seleccionado y separado en categorías de estándares de calidad oficiales (Kumar et al.
2014).
Los componentes principales de la apariencia son la ausencia de defectos, la frescura y la
uniformidad, siendo estos trascendentales en la decisión de compra. Los defectos
morfológicos o fisiológicos de frutas y hortalizas se pueden dar por diversas causas:
clima, riego, suelo, variedad, fertilización, etc. durante la etapa de crecimiento.
Entre los defectos morfológicos figuran las ramificaciones en zanahoria, deformaciones en
tomate y papa o los frutos dobles en la cereza. Por otra parte el quemado de los bordes
en hortalizas de hoja, podredumbres internas por deficiencias de boro, corazón negro en
apio debido a deficiencias de calcio, son considerados defectos fisiológicos, siendo estos
los más preocupantes, ya que se originan durante la preparación para el mercado y se
manifiestan generalmente en los lugares de venta o consumo del producto (Sung et al.
2013).
La frescura es la condición de estar fresco o lo más próximo a las características de
cosecha posible, se usa especialmente en hortalizas debido a que la cosecha es la etapa
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de máxima calidad organoléptica en relación al color, sabor, turgencia y consistencia
crocante.
La madurez es un concepto que se utiliza preferentemente en frutas y se refiere a la etapa
de máxima calidad comestible, que se alcanza en el puesto de venta o de consumo ya
que se cosechan ligeramente inmaduros.
El color tanto en intensidad como en uniformidad, es el aspecto externo más evaluado por
el consumidor. Es un indicador de madurez muy importante en frutas y hortalizas donde
no hay grandes cambios luego de ser cosechadas (no climatéricas) tales como: cítricos,
berenjena y pimiento. En las frutas y hortalizas climatéricas, como banana, pera y tomate,
el color es menos decisivo debido a los cambios postcosecha La pérdida del color verde
es un indicador de senescencia.
El tamaño por su parte, es un indicador muy importante en la cosecha y está relacionado
directamente a otros aspectos de calidad como el sabor o textura, correspondiendo el
tamaño intermedio en frutas y hortalizas al preferido por los consumidores (FAO 2014 - 2).
El brillo es valorado principalmente en manzanas, uvas, cerezas, ciruelas, tomates,
berenjenas y pimientos ya que realza su color. A muchas de estas frutas se las encera y
lustra para mejorar su aspecto. En las hortalizas el brillo está relacionado con la turgencia
y el verde brillante es indicador de frescura.
El brillo también es un indicador de cosecha. En algunas frutas y hortalizas que se
cosechan inmaduras como: berenjenas, pepinos y zapallitos, la disminución del brillo
demuestra un desarrollo excesivo y la pérdida de características de sabor y textura. En
11
otras, indica que se ha alcanzado la madurez de la cosecha, tal es el caso del melón y la
palta.
La textura corresponde a las diversas sensaciones que son percibidas con las manos, los
labios, dientes, lengua, cavidad bucal y oídos. Definen la firmeza y permite catalogar el
tipo de superficie en lisa, rugosa, cerosa o pilosa. La masticabilidad permite caracterizar la
textura en blandas, secas, cremosas o jugosas así como la consistencia crocante del
producto. (Mahalik y Nambiar 2010).
Conjuntamente con el sabor y aroma, la textura constituye la calidad gustativa. Una fruta u
hortaliza sobremadura es generalmente rechazada por su pérdida de firmeza y no por
haber tenido cambios significativos de sabor y aroma. La textura es inherente a cada
producto, así la firmeza en tomates y pimientos, blandura en bananas, ausencia de
fibrosidades en espárragos, jugosidad en cítricos, peras y ciruelas, la sensación crujiente
en manzanas, zanahorias y apios o la terneza en las arvejas.
La firmeza es utilizada principalmente como indicador de cosecha. El grado de madurez
de frutas y hortalizas es determinado principalmente por la firmeza y el color. La
maduración mejora y ablanda la textura lo cual asociado a los cambios de sabor y color
conduce a la máxima calidad comestible.
La jugosidad es la sensación de derrame de líquidos que se siente en el interior de la
boca a medida que se mastica el alimento. El contenido de jugos es variable y se
incrementa en la madurez en el fruto, alcanzando en limones, mandarinas y naranjas
porcentajes del 25, 33 y 35%, respectivamente. (Nesterenko 2013).
12
1.5.2 Flavor
El flavor es la combinación de aromas percibidos por la nariz y los sabores o gustos
percibidos por la lengua. En frutas y hortalizas el sabor se expresa por la combinación de
dulces y ácidos, siendo un indicador de la madurez y de la calidad gustativa.
La estimación del contenido de azúcares totales depende de la cantidad de sólidos
solubles y la mayoría de frutas y hortalizas deben tener un mínimo contenido de sólidos
para ser cosechadas. El otro componente importante del sabor son los ácidos orgánicos
tales como cítrico, málico, oxálico y tartárico, que tienden a disminuir a medida que la fruta
u hortaliza madura y la relación con los sólidos solubles aumenta.
La acidez se expresa a través de la acidez titulable. Es utilizable comúnmente en cítricos
donde la relación sólidos solubles / acidez titulable se denomina ratio. Esta relación es de
8 para mandarinas e híbridos, 7 para naranjas y 5,5 para pomelos (OMS 2013). Esta
acidez es importante a la hora de transformar a las frutas y hortalizas en conservas
utilizando los procesos tecnológicos.
La astringencia es la sensación de pérdida de lubricación en la cavidad bucal y los
sabores amargos se deben a sustancias químicas que se desintegran con la maduración.
Se ha procurado la eliminación de la astringencia y los sabores amargos a través del
mejoramiento genético.
La pungencia o picante en los pimientos está determinada básicamente por el contenido
de capsaicina y compuestos estructuralmente similares. En algunos casos las enzimas
responsables del sabor se encuentran en los tejidos sanos y se ponen en contacto en el
corte, masticación o trituración (Mishra et al. 2010).
13
1.5.3 Calidad o Valor Nutricional
Las frutas y hortalizas, proporcionan diferentes sustancias a la dieta que pueden
agruparse en macronutrientes y micronutrientes; los primeros se requieren en mayor
proporción y son: proteínas, carbohidratos y lípidos; entre los segundos figuran sustancias
que se necesitan en menor cantidad, aunque son fundamentales para el organismo, por
intervenir en los más variados procesos; son las vitaminas y los elementos minerales,
ácidos grasos y aminoácidos esenciales. En la actualidad además, se da gran importancia
a compuestos bioactivos los cuales reciben el nombre de “fitoquímicos” que poseen los ya
mencionados efectos beneficiosos sobre la salud.
Cada nutriente se caracteriza por las funciones que realiza en el organismo. Las proteínas
tienen principalmente función plástica al aportar los materiales necesarios para la
formación de tejidos y órganos; además de proporcionar aminoácidos esenciales. Los
carbohidratos y las grasas tienen función energética, aunque las grasas aportan además
ácidos grasos esenciales y son vehículo de vitaminas liposolubles. Las vitaminas y los
elementos minerales, tienen función reguladora de los procesos metabólicos, actuando
estos últimos en muchos casos como grupos prostéticos de diferentes enzimas.
Desde el punto de vista químico, las frutas y las hortalizas son productos ricos en agua,
pobres en proteínas (con un contenido en hortalizas del 1 al 4%, y algo inferior en las
frutas) y lípidos (porcentajes generalmente menores del 0,5-0,6%). La proporción de
carbohidratos difiere considerablemente entre frutas y hortalizas, con porcentajes que
oscilan entre el 1 y 8%. Por todo esto, las frutas y hortalizas constituyen alimentos de
escasa importancia desde el punto de vista plástico y energético. Sin embargo, tienen
gran interés por su contenido en micronutrientes: vitaminas y minerales.
14
En las frutas, el contenido de azúcares es algo superior al de las hortalizas, el cual
aumenta con la maduración, prevaleciendo glucosa, fructosa y sacarosa. En las
hortalizas, además de los carbohidratos sencillos (glucosa, fructosa y sacarosa), se
encuentra el almidón (especialmente en raíces y tubérculos). La fructosa es el azúcar
mayoritario en el calabacín y la sacarosa en la zanahoria. En la remolacha el contenido de
glucosa y fructosa es inferior al 1%, mientras que el de sacarosa alcanza el 8%. En
pimientos y cebollas, la glucosa y la fructosa se encuentran en una proporción de 2% y la
sacarosa solo en un 1% en cebollas (Hounsome et al., 2008).
La cantidad de proteína de las frutas es baja; se destaca el kiwi (en torno a 1%),
frambuesa y mora (alrededor de 0,9%) y cereza (0,8%). El contenido de proteína más alto
se da en las hortalizas del género Brassica (coles) (entre 3 y 5%) y en las legumbres
verdes alrededor de 5%. (Hounsome et al., 2008).
El contenido de lípidos no suele superar el 1% ni en frutas ni en hortalizas, salvo en maní
que supera el 13%. (Hounsome et al., 2008).
Otro componente de gran interés es la fibra dietaria o alimentaria, polisacáridos
estructurales de las plantas que incluyen celulosa, hemicelulosas, lignina, pectinas,
gomas y mucílagos, que incluye la fibra insoluble (principalmente celulosa) y soluble
(principalmente pectinas) y su proporción varía en función del vegetal. En un adulto sano
se considera óptima la ingesta diaria de 25 a 30 gramos de fibra dietética (Chen y Opara
2013). La carencia de fibra se asocia a enfermedades conocidas como “de la civilización”,
tales como diabetes, cáncer, enfermedades cardiovasculares, obesidad, estreñimiento,
etc. Los nísperos, moras y frambuesas poseen altos valores de fibra con porcentajes del
15
10,2; 9,0 y 7,4% respectivamente, aunque en la mayoría de los frutos es del 2%. En las
hortalizas es de alrededor del 1-3% y en algunos casos muy superior como en acelga
(5%) y en la alcachofa del 10%.
Las frutas y hortalizas se destacan por su aporte de micronutrientes, como la vitamina C,
la provitamina A (carotenoides) y algunos elementos minerales, siendo mayoritario el
potasio.
De las vitaminas hidrosolubles se destaca la vitamina C o ácido ascórbico; cuyo aporte en
la dieta proviene de hortalizas y frutas; en este grupo se incluyen además las vitaminas
del grupo B. El ácido ascórbico, y la vitamina E (liposoluble), son importantes compuestos
antioxidantes, de gran importancia para la salud.
En ciertas frutas como kiwi y limones la vitamina C supera los 80 mg/100 g, en cítricos y
sandía llega a 40 mg/100 g, pero en muchas no alcanza los 10 mg/100 g. Las coles, el
pimiento y el perejil son las verduras con mayor proporción de vitamina C (100 mg/100 g);
espinaca y la calabaza contienen más de 50 mg de esta vitamina. En remolacha,
berenjenas y lechuga el contenido es bajo y no supera los 5 mg/100 gramos.
Las vitaminas hidrosolubles del complejo B (tiamina (B1), rivoflavina (B2), ácido nicotínico
(B3), niacina, ácido pantoténico (B5), piridoxina (B6), biotina (B7) y ácido fólico se
encuentran en bajas proporciones en frutas y hortalizas. Las vitaminas B1 y B2 están
presentes en los vegetales por debajo de 0,1 mg/100 g encontrándose principalmente en
espinacas, repollos de brúcelas, coliflor y lechuga. La vitamina B6 es posible encontrarla
en higos y plátanos.
16
Las vitaminas liposolubles son escasas y es importante la presencia de carotenoides,
sobre todo β-caroteno, por su actividad provitamina A, destacándose su presencia en
algunas hortalizas como zanahorias y calabazas.
Otros compuestos de interés en frutas y hortalizas los constituyen los ácidos orgánicos,
compuestos responsables del sabor más o menos ácido; entre ellos, el ácido cítrico es
mayoritario en hortalizas de hoja, remolacha o tomate y el ácido málico en cebolla, brócoli,
zanahoria y lechuga; en las uvas predomina el ácido tartárico y en las frutas, en general,
los ácidos cítrico (en naranjas, limones) y málico (en manzanas). En las espinacas existe
gran proporción de ácido oxálico, compuesto indeseable por su potencial acción
descalcificante.
El contenido en frutas y hortalizas de los tipos de nutrientes mencionados se encuentra
influenciado por las condiciones de cultivo, clima, variedades y formas de preparación de
los alimentos.
El reconocimiento de que ciertos alimentos poseen compuestos o metabolitos bioactivos
beneficiosos para la salud, denominados “funcionales”, abrió una nueva etapa en la
ciencia de la nutrición.
Los compuestos funcionales ayudan a prevenir enfermedades como el cáncer,
enfermedades cardiovasculares, reducen el colesterol y la hipertensión, previenen la
trombosis, son neutralizantes de los radicales libres, además de otros beneficios, y el
nombre se hace extensivo a aquellos alimentos que los poseen, “alimentos funcionales”,
denominados también farmacoalimentos o nutracéuticos.
17
Debido a que estos compuestos son de origen vegetal, muchos los denominan
fitoquímicos. Las frutas y hortalizas son especialmente ricas en fitoquímicos tales como:
a) Terpenos y terpenoides: carotenoides en frutos de color amarillo, naranja y rojo;
limonoides en cítricos.
b) Derivados Fenólicos: los colores azul, rojo y violeta de cerezas, uvas, berenjenas,
berries, manzanas y ciruelas.
c) Lignanos: brócoli.
d) Tioles o derivados azufrados: compuestos que poseen azufre, en ajo, cebolla,
puerro, repollos y coles.
1.6 Fitoquímicos en frutas y hortalizas
Una dieta vegetariana generalmente incluye frutas y hortalizas, ricas en
fitoquímicos, antioxidantes, fibra, magnesio, vitamina C y E, Fe 3+, ácido fólico y ácidos
grasos poliinsaturados ω6. Y lo más importante, contienen bajos niveles de colesterol, de
grasas totales y saturadas (Li 2014).
Las frutas y hortalizas poseen fitoquímicos, metabolitos secundarios que les otorgan en
muchos casos color y sabor, además de protegerlas de los rayos ultravioletas, de
infecciones bacterianas, víricas y micóticas, de insectos y animales depredadores así
como también de la sequía (Koutsokera 2013).
Entre los fitoquímicos se encuentran flavonoides, isoflavonoides, carotenoides, terpenos,
antocianinas, muchos de los cuales actúan como antioxidantes.
18
1.6.1 Capacidad Antioxidante
Una dieta rica en frutas y verduras proporciona cantidades y variedad de antioxidantes
suficientes para evitar la proliferación de especies radicalarias de oxígeno y nitrógeno
implicadas en la patología de ciertas enfermedades. Por lo tanto, la incorporación de las
vitaminas C y E, β-caroteno, flavonoides y otros compuestos fenólicos es una estrategia
importante para aumentar las defensas antioxidantes del organismo (Zavala et al.2006).
Tabla N° 1.1 Capacidad Antioxidante de frutas y hortalizas
FRUTAS CAPACIDAD ANTIOXIDANTE GUAYABA 28,5 MANZANA 27,1 PAPAYA 25,1 NARANJA 20,1 PLÁTANO 8,2 LIMÓN 6,7 SANDÍA 2,6 VEGETALES CAPACIDAD ANTIOXIDANTE CALABACITA COCIDA 30,07 REMOLACHA CRUDA 24,92 AGUACATE 22,4 BERRO 21,42 CHILE 19,15 LECHUGA 18,64 CEBOLLA 17,11 REMOLACHA COCIDA 16,35 RÁBANO 15,04 APIO 10,54 PEPINO 9,54 ESPINACA COCIDA 9,11 TOMATE 8,11 ZANAHORIA CRUDA 7,69 BRÓCOLI COCIDO 6,42 ACELGA COCIDA 6,63 CHAYOTE COCIDO 6,24 REPOLLO 2,04
Fuente: Revista Cubana Salud Pública 2007.
Valores medios expresados como milimoles de equivalentes de Trolox /g de alimento.
19
1.6.2 Clasificación de los Principales Fitoquímicos
Los fitoquímicos se agrupan según su función y características químicas estructurales.
Los grupos y subgrupos más importantes corresponden a:
(Chasquibol et al. 2003).
a) Terpenos y Terpenoides
• Carotenoides: licopenos, alfa-caroteno, beta-caroteno, luteína, zeaxantina,
capsaicina.
• No Carotenoides: saponinas, perilil-alcohol, terpineol, limonoides,
fitoesteroles (ergosterol, β-sitoesterol).
b) Derivados Fenólicos
• Flavonoides: antocianinas, catequinas, isoflavonas (fitoestrógenos),
hesperidina (flavonona), naringina, rutina, quercetina, tangeretina.
• Derivados de flavonóides, como taninos.
• Ácidos Fenólicos (no flavonoides): ácido elágico, ácido gálico, ácido
clorogénico, ácido p-cumárico, ácido fítico (fitato), vainillina, ácido cinámico,
ácido rosmarínico.
• Otros Polifenoles no flavonoides: curcuminoides, gingeroles, resveratrol,
lignanos (fitoestrógenos).
c) Compuestos Azufrados (Tioles):
• Glucosinolatos
• Tiosulfonatos: compuestos organosulfurados, súlfidos alílicos
• Índoles
20
Tabla N° 1.2 Clasificación de los Principales Fitoquímicos
CLASIFICACIÓN SUSTANCIA ACTIVA FUNCIÓN FUENTE ALIMENTARIA
CAROTENOIDES Son importantes para el sistema inmunológico y son necesarios para el desarrollo del tejido epitelial.
Zanahoria, espinaca, acelga, perejil, pimentón rojo, apio, frutas cítricas, durazno, mango, melocotón, melón.
TERPENOS Y TERPENOIDES
FITOESTEROLES Comprenden Esteroles y Estanoles que pueden reducir el colesterol y el riesgo a padecer enfermedades.
Brócoli, coliflor, pepino, productos de soya, tomate, berenjena, pimentón, granos integrales, frutas, nuez, cereales, aceite vegetal (soya).
CAPSAICINA Cualidades descongestionantes, producen endorfinas en el cerebro.
Ají, chile y pimiento.
SAPONINAS Efecto protector contra del cáncer de estómago e intestino. Reducen el colesterol en la sangre.
Ajo, cebolla, raíces de regaliz y ginseng, corteza y semilla de hiedra, espárrago, zarzaparrilla y castaña de indias.
ISOFLAVONAS
Disminuyen riesgo de enfermedades cardiovasculares, disminuyendo los niveles de colesterol total y colesterol "malo" (LDL).
Zanahoria, brócoli, coliflor, pepino, tomate, pimiento, berenjena, productos de soya, perejil, tofu, garbanzo, vainita, cebolla, maní, manzana, cereza, frutas cítricas y té verde.
LIGNANOS Prevención de cáncer de mama, endometrio y próstata.
Auyama, ajonjolí, centeno, soya, frijoles, granos de trigo, cebada, avena, ajo, espárrago, brócoli y zanahoria.
DERIVADOS
FLAVONOIDES Defensa contra el cáncer.
Apio, cebolla, coliflor, brócoli, perejil, soya, tomate, berenjena, tomillo, tofu, toronja, naranja, cereza, manzana y té.
FENÓLICOS
ANTOCIANINAS Prevención de la degeneración de células de órganos en mamíferos y humanos.
Repollo morado y cebolla morada. Piel de frutas como manzana, pera, uva, mora, ciruela y flores como la jamaica y la rosa.
CATEQUINAS
Poseen propiedades antiartríticas, antiinflamatorias, antiulcéricas, inmunoestimulantes o hepatoprotectoras.
Cereza y Té verde.
TANINOS
Acción astringente, se emplean como antidiarreicos, tienen propiedades vasoconstructoras.
Manzanas y frambuesas.
TIOLES COMPUESTOS ORGANOSULFURADOS
Menor incidencia de cáncer de pulmón, estómago, colon y recto. Previenen la activación de carcinógenos.
Coliflor, lechuga, acelga, brócoli, ajo, cebolla, cebollín, col de Bruselas, rábano, mostaza y frutas cítricas.
Fuente: INN Dirección de Investigaciones Nutricionales 2008. Ministerio del Poder Popular para la Salud. www.inn.gob.ve
21
1.7 Terpenos y Terpenoides
Son metabolitos derivados de la ruta del ácido mevalónico. Estructuralmente
derivan del isopreno (5C) a partir del cual se pueden distinguir monoterpenos (10C)
sesquiterpenos (13C), diterpenos (20C) triterpenos (30C) y tetraterpenos (40C). A este
último grupo pertenecen los carotenoides formados por ocho unidades de isoprenos. Son
moléculas simétricas, lineales que cuando no se encuentran funcionalizadas reciben el
nombre de carotenos, y al encontrarse oxigenados se denominan xantofilas (Che Man y
Tan, 2003). Pueden ser acíclicos como en el caso del licopeno o contener uno o dos
anillos como el β-caroteno y la luteína.
En la figura se muestran algunas estructuras de carotenoides característicos en
hortalizas.
Gráfico N° 1.1 Estructuras químicas de carotenoides
HO
OH
HO
OH
HO
O
β-CAROTENO
LUTEÍNA
ZEAXANTINA
CAPSANTINA
22
Son moléculas liposolubles y en el caso del licopeno estable al calor. En los vegetales no
se les asigna ninguna función específica, pero se sabe que funcionan como receptores de
luz y compuestos fotoprotectores de las clorofilas. Están presentes en hojas, tallos, flores
y frutos confiriéndoles distintas coloraciones amarillas, rojizas, anaranjadas o violáceas.
(Valencia y Robles-Sardin, 2005).
En el ser humano estas sustancias se caracterizan por su protección antioxidante, que
incluye la desactivación de los radicales libres y la captura de especies reactivas de
oxígeno como el oxígeno singulete, mejoran el sistema inmunológico y disminuyen el
riesgo de desarrollar enfermedades degenerativas, incluyendo diferentes tipos de cáncer
(Cooper, 2004) (Bertram y Vine, 2005), enfermedades cardiovasculares (Osganian et al.,
2003) y la degeneración muscular relacionada con la edad (Cooper, 2004) .
Otros derivados terpenoidales de interés lo constituyen los estanoles y esteroles
vegetales conocidos como fitoesteroles. Estas sustancias son derivados triterpenoidales
con núcleo esteroidal los cuales se encuentran en la naturaleza en tallos, frutos y hojas.
Las principales fuentes son los aceites vegetales, semillas oleaginosas, en cereales,
legumbres, frutos secos. No son sintetizados por el organismo y son escasamente
absorbidos por el intestino lo cual es sumamente beneficioso para la eliminación del
colesterol. Pueden estar en forma cristalina y como compuestos “conjugados”, en los
cuales el grupo 3β-OH del esterol está esterificado de ácidos grasos libres, ácidos
fenólicos en su mayoría y en menor proporción glicosilados. En la naturaleza, se han
descrito más de 200 tipos diferentes de esteroles vegetales en diferentes especies de
plantas, siendo los más abundantes: el β-sitosterol, campesterol y stigmasterol (Gráfico
23
N° 1.2), constituyendo el 95-98% de los fitoesteroles identificados. (Muñoz Jáuregui et al.,
2011).
Gráfico N° 1.2 Estructuras químicas de Fitoesteroles y Fitoestanoles
El contenido de fitoesteroles varía mucho entre frutos y hortalizas, siendo elevado su
contenido en nueces y almendras. En cereales el maíz (178 mg/100g) posee más del
doble que el trigo (69 mg/100g). En hortícolas como coles, espárragos (24 mg/100g),
lechuga (10 mg/100g), cebolla (15 mg/100g), los valores son relativamente bajos al igual
que en frutas: manzana (12 mg/100g), fresa, plátano (16 mg/100g).
Es abundante el contenido en frutos secos: maní (220 mg/100g), almendras (143
mg/100g), nuez (108 mg/100g) y más abundante aún, en aceites de maíz (850 mg/100g),
girasol (350 mg/100g), soya refinada (340 mg/100g) y cártamo (444 mg/100g), aceite de
semilla de calabaza.
HO
HO
HO HO
HO
HO
CAMPESTEROL
SITOSTEROL
ESTIGMASTEROL
CAMPESTANOL
SITOSTANOL
ESTIGMASTANOL
24
La inclusión de estos alimentos en la dieta posibilita el control de la biosíntesis de
colesterol regulando su eliminación y disminuyendo los riesgos de enfermedades
cardiovasculares. (Muñoz Jáuregui et al., 2011).
1.8 Compuestos Fenólicos
Los compuestos fenólicos son metabolitos secundarios de plantas, muy
importantes en la calidad sensorial y nutritiva de frutas, y hortalizas. Han sido
extensamente estudiados por sus excelentes beneficios para la salud.
En sus estructuras moleculares, contienen uno o más grupos hidroxilos unidos
directamente a un anillo bencénico, esto le confiere al grupo hidroxilo propiedades
químicas diferenciales, al punto de otorgarles leve carácter ácido (Chasquibol et al. 2003).
Ya sea como compuestos fenólicos libres o como derivados polifenólicos se encuentran
ampliamente distribuidos en el reino vegetal bajo la forma de ésteres o glicósidos y en
escasas oportunidades como compuestos libres, lo cual debe ser tenido en cuenta al
momento de realizar su extracción de los tejidos del vegetal.
1.8.1 Clasificación de los Compuestos Fenólicos
Existen diversas formas de clasificación de este tipo de compuestos. Una de las formas
más utilizadas se basa en el número de carbonos que posee el compuesto, según
Harborne y Simmonds en 1964 (Tabla N°1.3).
Son un grupo heterogéneo de más de 10.000 compuestos que poseen gran diversidad
estructural, cuya solubilidad varía entre solventes orgánicos y el agua. Existen algunos
totalmente insolubles debido a su carácter polimérico.
25
Tabla N°1.3 Clasificación de los Fenoles
ESTRUCTURA CLASE
C6 Fenólicos Simples C6 - C1 Ácidos Fenólicos y Compuestos relacionados C6 - C2 Acetofenonas y Acidos Fenilacéticos C6 - C3 Ácidos Cinamil, Aldehídos cinamil, Alcoholes cinamil C6 - C3 Cumarinas, Isocumarinas y cromonas C15 Calconas, Auronas, Dihidrocalconas C15 Flavanos C15 Flavonas C15 Flavanonas C15 Flavanonales C15 Antocianidinas C15 Antocianinas C30 Biflavonilos C6-C1-C6, C6-C2-C6 Benzofenonas, Xantonas, Estilbenos C6, C10, C14 Quinonas C18 Betacianinas Lignanos, Neolignanos Dímeros u Oligómeros Lignina Polímeros Taninos Oligómeros o Polímeros Flobafenos Polímeros
Fuente: UCM 2008. Facultad de Farmacia – Universidad Complutense de Madrid. www.ucm.es
Sin embargo, es posible clasificar estos compuestos desde otra perspectiva. Los
compuestos fenólicos pueden dividirse en 2 grandes grupos: No flavonoides y
flavonoides. (Gimeno Creus 2004)
a) No Flavonoides
• Ácidos fenólicos:
- Serie benzoica
- Serie cinámica
• Estilbenos
• Taninos hidrolizables
26
b) Flavonoides
• Flavonoles
• Flavanoles
• Antocianinas
• Flavonas
• Isoflavonas
• Flavanonas
Poseen diversas funciones biológicas. Muchos son productos de defensa ante herbívoros
y patógenos, proveen soporte mecánico a la planta, otros atraen polinizadores o
dispersores de frutos, algunos de ellos absorben la radiación ultravioleta y actúan como
agentes alelopáticos al reducir el crecimiento de plantas competidoras cercanas.
Tabla N°1.4 Principales funciones de los fenoles
DERIVADO FENÓLICO ACTIVIDAD BIOLÓGICA
FENOLES SIMPLES Antioxidantes, Antitumorales, Antivirales y Antibacterianos.
LIGNINAS Antitumorales, Antivirales y Funciones Estructurales.
QUINONAS Antitumorales y Antivirales.
XANTONAS Antitumorales, Antivirales, Antibacterianos y Antinflamatorios.
FLAVONOIDES Antinflamatorios, Antibacterianos, Antialérgicos, Diuréticos, Antiproliferativos y Antihipertensivos.
CUMARINAS Anticoagulantes, Antitumorales, Fotosensibilizadores y Antivirales.
ANTOCIANINAS
FLAVONAS Pigmentos
FLAVONOLES
TANINOS Sustancias defensivas, Disuasores alimentarios. Fuente: USMP 2007. Centro de Investigación de Bioquímica y Nutrición. Universidad de San Martín de Porres. www.usmp.edu.pe
27
1.9 Tipos de Compuestos Fenólicos
1.9.1 Fenólicos Simples
Son los compuestos fenólicos más sencillos y pequeños, en base a su esqueleto químico
se clasifican en:
a) Fenilpropanoides simples: Poseen un esqueleto básico de fenilpropanoide (un
anillo aromático unido a una cadena de 3 carbonos). Ejemplos: ácido trans-
cinámico, ácido p-cumárico, y sus derivados como el ácido cafeico (Gráfico N° 1.3).
b) Cumarinas: Lactonas fenilpropanoides o "ésteres cíclicos". Poseen un esqueleto
fenilpropanoide, pero el propano está ciclado. Ejemplos: la umbeliferona (cumarina
simple), el "psolaren" (una cumarina a la que se adicionó un anillo furano).
c) Derivados del ácido benzoico: su esqueleto es un anillo aromático unido a un
carbono. Son formados a partir de fenilpropanoides a los que se agregan dos
carbonos de la cadena propánica. Ejemplos: la vainillina, el ácido salicílico.
Algunos compuestos con elevada capacidad antioxidante corresponden a los esteres
entre los ácidos cafeico y quínico dando lugar al ácido clorogénico y sus isómeros
(neoclorogénico e isoclorogénico). Otros compuestos relacionados los constituyen los
ácidos dicafeoil y tricafeoilquínicos abundantes en hojas y raíces de batatas.
(Gráfico N° 1.3).
28
Gráfico N° 1.3 Estructuras químicas de ácidos con elevada capacidad antioxidante
1.9.2 Flavonoides
Se han identificado más de 4.000 compuestos entre los que se reconocen antocianinas,
flavonas, flavonoles, flavandioles y taninos.
Los flavonoides son compuestos de quince carbonos (C15), todos ellos poseen una
estructura C6-C3-C6. Basándose en su estructura general, los flavonoides pueden ser
agrupados en 3 grandes grupos. En cada caso, 2 anillos benceno son unidos entre sí por
un grupo de 3 carbonos. La disposición del grupo C3 determina la clasificación de los
compuestos (Cuizano 2009).
Pueden clasificarse en:
1. Flavonoides: son derivados de la estructura 2-fenilcromen-4-ona (2-fenil-1,4-
benzopirona).
OH
O
HO
HO O
OH
OHOH
HOOC
O
OH
OH
O
OH
OHO
OH
OOH
HOOC
O
OHOH
OH
OH
OHHOHO
O
Ácido Cafeico
Ácido Quínico
Ácido Clorogénico (Isómero Cafeoilquínico)
Isómero ácido dicafeoilquínico
29
2. Isoflavonoides: son derivados de la estructura 3-fenilcromen-4-ona (3-fenil-1,4-
benzopirona).
3. Neoflavonoides: son derivados de la estructura 4-fenilcumarina (4-fenil-1,2-
benzopirona).
Gráfico N° 1.4 Estructura química de flavonoides
Flavonoides Isoflavonoides Neoflavonoides
Fuente: Cuizano Norma A. 2009. Departamento Académico de Química – Universidad Peruana Cayetano Heredia.
Se han reconocido 7 clases principales de flavonoides: las chalconas, las flavonas, los
flavonoles, los flavandioles, las antocianinas, los taninos y las auronas. Se los han
clasificado según los grupos funcionales que poseen. Los isoflavonoides más conocidos
son la genisteína y la daidzeína, y su principal función es defender a las plantas del
ataque de patógenos y en el ser humano se han administrado como sustitutos
estrogénicos.
Los flavonoides son especialmente importantes por su capacidad antioxidante, debido a
su alto potencial redox. Además, cumplen funciones metabólicas en las plantas al ser
responsables de la resistencia de las mismas a la fotoxidación de la luz ultravioleta del
Sol, transportan la hormona auxina y se cree que son un medio de defensa frente a la
30
herbivoría (Mishra et al. 2010) actuando también como atractores para polinizadores y
dispersores de frutos y semillas (Chen y Opara 2013).
Poseen propiedades muy apreciadas en medicina: además de ser antioxidantes, son
antimicrobianos, anticancerígenos, cardioprotectores, disminuyen el colesterol y protegen
órganos como el hígado y el estómago (UCM 2008).
Debido a sus importantes funciones metabólicas, sus mecanismos de regulación y sus
vías biosintéticas continúan siendo ampliamente estudiados (Shergill-Bonner 2013). La
biosíntesis de flavonoides es estudiada como herramienta para analizar cambios en el
ADN y lo han usado los botánicos para establecer parentescos entre especies de plantas
en Botánica Sistemática.
1.9.3 Chalconas y Auronas
Las chalconas son una cetona aromática cuyo grupo funcional carbonilo está conyugado
con un enlace etilénico.
Gráfico N° 1.5 Estructura química de chalconaringenina y buteína
Las Chalconas, como la buteína (Gráfico N° 1.5) son pigmentos amarillos en flores. Otro
compuesto identificado como chalcona es la floridzina, se la encuentra en hojas de
OH
OH
HO
OH O
OH
OH
HO
OH O
OH
Chalconaringenina
Buteína
31
manzana y se caracteriza por su capacidad antitumoral. La chalconaringenina se
encuentra en altas proporciones en la piel del tomate. (Gráfico N° 1.5).
Las Auronas se forman por ciclación de chalconas, en donde el grupo hidroxilo en
posición meta reacciona con el carbono alfa (α-C) para formar un heterociclo de cinco
miembros (UCM 2008). Las Auronas son pigmentos amarillos presentes en flores.
1.9.4 Flavanonas
Son precursoras de flavonoides más complejos. Se encuentran en altas concentraciones
en los cítricos. Los más importantes son: naringenina (naranja, limón y pomelo),
neohesperidina en naranjas amargas o la oleuropeína en aceitunas, liquiritigenina (regaliz)
y eriodictiol (guisante) (Gráfico Nº 1.6).
Gráfico N° 1.6 Estructura química de flavanonas
OH
OOH
HO O
OHO HO
O
HOCH2
OH
OOH
O
OH
O
O
OHHOHO
H3C
O
O
O
OH
HO
HOO
OH
O
HO O
OH
OOH
HO OOHA
B
Naringenina
Liquiritigenina
Eriodictiol
Oleuropeina
Neohesperidina
32
El heterociclo de las flavanonas contiene un grupo cetona y los anillos A y B pueden
encontrarse sustituidos. Una de las más reconocidas es la naringina, (Gráfico N° 1.7)
principal responsable del sabor amargo de las frutas cítricas, está presente en la pulpa de
los frutos, hojas, flores y semillas.
Gráfico N° 1.7 Estructura química de la naringina
Es utilizada en perfumería y para dar sabor a golosinas, bebidas y productos panificados.
Se lo usa además como estabilizante de aceites y antimutagénico (USMP 2007).
1.9.5 Flavonas
Las flavonas (Gráfico Nº 1.8) están presentes en pétalos, flores y frutos de angiospermas.
Gráfico N°1.8 Estructura química de la flavona
Fuente: Cuizano Norma A. 2009. Departamento Académico de Química – Universidad Peruana Cayetano Heredia.
OHO HO
O
HOCH2
OOH
O
OH
O
O
OHHOHO
H3C
33
Las flavonas son especialmente reconocidas como pigmentos. Son las responsables del
color amarillento presente en vinos blancos, en la manzanilla y en el polen (Cuizano
2009).
1.9.6 Flavonoles
Son incoloros o amarillentos, están presentes en muchas flores y hojas. (USMP 2007).
Los más importantes son la quercetina (gran distribución en el reino vegetal, presente en
frutas y hortalizas), la miricetina (uva), el kaempferol (inflorescencias) y la fisetina en
plantas del género Amphipterygium.
(Gráfico N° 1.9).
Gráfico N° 1.9 Estructura química de flavonoles
Los Flavonoles son también conocidos como dihidroflavonoles y frecuentemente se
encuentran en asociación con taninos en el duramen. Un ejemplo de flavonoles es la
taxifolina (Gráfico N°1.10), conocida también como dihidroquercitina.
O
OH
OH
OHOOH
HO O
OH
OHOOH
HO
O
OH
OH
OHOOH
HO
OH
O
OH
OH
OHO
HO
Quercetina
Kaempferol
Miricetina
Fisetina
34
Gráfico N° 1.10 Estructura química de la taxifolina
La rutina, los glucósidos y galactósidos de quercetina son glicósidos de flavonoles
ampliamente distribuidos en frutas y hortalizas (Gráfico N° 1.11).
Gráfico N° 1.11 Estructura química de glicósidos de flavonoles
1.9.7 Flavandioles
Existen 3 tipos de flavandioles: la leucocianidina presente en bananas, la
leucopelargonidina en alfalfa de secano y la leucodelfinidina del castaño de indias. Las
Leucoantocianidinas (Gráfico N° 1.12) son sintetizadas a partir de los flavonoles por una
O
OH
OH
OHOOH
HO
OH3CHO
HOOH
O
OH
OOH
HO
OH
OO
OHOHHO
O
O
OH
OOH
HO
OH
O CH2OHOH
OHHOO
O
OH
OOH
HO
OH
O CH2OH
OHOHHO
O
Rutina
Glucósido de quercetina
Galactósido de quercetina
35
reducción parcial del grupo cetona en Carbono 4. Estos compuestos están comúnmente
presentes en la madera y juegan un rol importante en la formación de los taninos
condensados.
Gráfico N° 1.12 Estructura química de la Leucoantocianidina
Debido a la complejidad de su heterociclo saturado, las leucoantocianidinas unidas con
los flavonoles se los denomina flavanos. Corresponden a este grupo la catequina y la
epigalocatequina (Gráfico N°1.13). Se encuentran como agliconas libres, esterificadas
(bajo la forma de gallatos) o polimerizadas y no se encuentran glicosilados (Chasquibol et
al. 2003).
Gráfico N° 1.13 Estructura química de flavanos
O
OH
OH
OHHO
OH
O
OH
HO
OHOH
OH
OH
O
OH
HO
OH
OH
OH
O
OH
HO
OH
OH
O C
OH
OH
OHO
O
OH
HO
OHOH
OH
O OH
OH
OH
CO
(+) Catequina
(-) Epigalocatequina
Gallato de catequina
Gallato de epigalocatequina
36
1.9.8 Antocianinas
Las antocianinas son derivados fenólicos que poseen en su estructura el catión flavilium.
Se encuentran en baja proporción como agliconas libres y en mayor medida como
glicósidos, entre los cuales se puede mencionar a la pelargonidina (naranja-rojo),
cianidina (rojo), peonidina (rosa-rojo), delfinidina (azul-violeta), petunidina (azul-violeta) y
malvidina (púrpura) (Cuizano 2009). El glucósido de cianidina es el compuesto más
ampliamente distribuido entre ellas. (Gráfico N° 1.14).
Estas sustancias están presentes en las vacuolas de plantas coloreadas, en las
hojas y en los pétalos de flores y frutos, otorgándoles color rojo, azul y violáceo. El color
depende de la estructura del compuesto hidrosoluble, del pH, de los iones metálicos
presentes y de la presencia de monosacáridos u oligosacáridos en algunos casos
acetilados. La coloración de flores y frutas resulta también por la combinación de varias
antocianidinas (UCM 2008).
Gráfico N° 1.14 Estructura química de antocianinas, ion flavilium y numeración de las
posiciones de los carbonos de las principales agliconas presentes en antocianinas
A las agliconas antes mencionadas se unen unidades de monosacáridos (glucosa,
galactosa) y cadenas glicosídicas como rutinosa y soforosa. (Gráfico N° 1.15).
O+
1
23
456
78
1'
2'3'
4'
5'6'
Ion flavilium
O
R1
R2
OH
OH
HO
OH
+
delfinidina R1 = R2 = OHcianidina R1 = OH R2 = Hpetunidina R1 = OCH3 R2 = OHpelargonidina R1 = R2 = Hpeonidina R1 = OCH3 R2 = Hmalvidina R1 = R2 = OCH3
37
Gráfico N° 1.15 Cadenas glicosídicas rutinosa y soforosa
Las antocianinas suelen encontrarse glicosiladas y esterificadas como por ejemplo el
éster cumárico del glucósido de malvidina en uvas que otorga coloración y carácter
antioxidante a las mismas (Gráfico N° 1.16).
Las desoxiantocianidinas carecen de hidroxilo en la posición C-3, y entre ellos figuran: la
apigeninidina, la luteolinidina, 7-metoxiapigeninidina, 5-metoxiluteolinidina y el éster
cafeico de la 5-O-apigeninidina
Gráfico N° 1.16 Estructura química del glucósido de malvidina y éster cumárico del
glucósido de malvidina
HOO
OOH
CH2OH
O
OH
CH2OH
OHHO
OCH2
OHOH
HO
OO
OH OH
OHCH3
OHO
OH
OCH3
OCH3
OH
O O
OH
OHOH
CH2OH
+OHO
OH
OCH3
OCH3
OH
O O
OH
OHO
CH2OH
CO CH CH OH
+
Cadena glicosídica rutinosa
Cadena glicosídica soforosa
Glucósido de malvidina
Éster cumárico del glucósido de malvidina
38
Han sido estudiadas últimamente para la industria alimentaria, ya que su uso como
alternativas naturales para colores artificiales ha sido probado y sus propiedades
saludables son evidentes (Wallace 2011).
Estudios epidemiológicos sugieren que un aumento del consumo de antocianinas,
disminuye el riesgo de enfermedades cardiovasculares (la causa más común de
mortalidad de los seres humanos). Las Antocianinas frecuentemente interactúan con otros
fitoquímicos, exhibiendo efectos biológicos sinérgicos (Chasquibol et al. 2003).
La estructura química (posición, número, tipos de sustituciones) de una antocianina juega
un importante rol en la actividad biológica ejercida.
La zarzamora contiene (cianidin-3-glucósido y cianidin-3-rutinosido), las grosellas negras
tienen (cianidin-3-glucósido, cianidin-3-rutinosido, delfinidin -3-glucósido y delfinidin -3-
rutinosido), por su parte las frambuesas además de los derivados de cianidina poseen
(pelargonidín-3- glucósido, pelargonidin-3-rutinosido y pelargonidin-3-soforosido). A su
vez, las fresas contienen antocianinas derivadas de cianidina y pelargonidina. Las uvas
poseen la mayor diversidad estructural de antocianinas que se presentan mayormente
como 3-O-glucósidos de cianidina, peonidina, malvidina, petunidina y delfinidina.
El contenido de antocianinas (mg/kg de fruta) en algunos de los denominados “frutos
rojos” es de arándano azul (825-4200), cereza (20 – 4500), grosella (1300 – 4000), uvas
(300 – 7500) frambuesa negra (1700 – 4277) y frambuesa roja (100 – 600) (Muñoz et al.,
2003).
39
Algunos estudios demuestran el efecto beneficioso de las antocianinas en la protección en
contra de la escisión de ADN, de la actividad estrogénica, inhibición enzimática, contra la
elevada producción de citoquina (respuestas inmunológicas), actividad antiinflamatoria,
peroxidación lipídica, falta de permeabilidad capilar, fragilidad y fortaleza de membranas
(Wallace 2011).
1.9.9 Cumarinas
Las cumarinas (Gráfico N° 1.17) son compuestos ampliamente distribuidos en las plantas,
principalmente en las familias Umbeliferae y Rutaceae. Se encuentran en raíces, flores y
especialmente en frutos, combinadas como mezclas en forma libre o como glicósidos. A
su vez sus estructuras pueden encontrarse hidroxiladas, acetiladas, preniladas, etc.
Gráfico N° 1.17 Estructura química de la Cumarina
Fuente: Lock de Ugaz, Olga. 2007. Pontificia Universidad Católica del Perú.
El desarrollo en los últimos años, de los procesos de aislamiento y análisis estructural,
han conducido a un marcado incremento de cumarinas aisladas de plantas, además de un
creciente interés por su actividad biológica: poseen acciones anticoagulantes y
antibacteriales. Se encuentran además en la industria como saborizantes y en perfumería
(Lock de Ugaz 2007).
1.9.10 Taninos
Los Taninos comprenden un grupo de compuestos con una amplia diversidad en su
estructura que posee la capacidad para unirse y precipitar proteínas. Son macromoléculas
40
constituidas por unidades de flavonoides. Contribuyen a dar el sabor astringente a las
plantas como en el té (Gráfico N° 1.18).
El nombre de tanino se refiere al proceso de curtido de piel de animal para formar cuero.
A lo largo de gran parte de la historia, el proceso de curtido se realizó con taninos
derivados de las plantas, hasta que los minerales como el aluminio y el cromo sustituyen
el uso de taninos vegetales durante el siglo pasado. (USMP 2007).
Gráfico N° 1.18 Composición química de un tanino (ácido gálico)
Fuente: USMP 2007. www.usmp.edu.pe Centro de Investigación de Bioquímica y Nutrición. Universidad de San Martín de Porres.
En Japón y China, algunos taninos se emplean en medicina natural: se los ha utilizado
como compuestos antiinflamatorios y antisépticos. Como también para tratar una amplia
gama de enfermedades, incluyendo la diarrea y los tumores en el estómago o el duodeno.
Otra aplicación de los taninos es en la producción de vino y cerveza, para precipitar
proteínas (USAC 2002).
Los taninos están presentes en frutas como uvas, membrillos, granadas y nísperos, como
así también en legumbres. Son abundantes en muchas especies arbóreas (roble, castaño,
en el zumaque de Italia, en el cuerno de alce de Australia, etc.) y en moluscos del género
Tellima. Se localizan en hojas, corteza y frutas donde se cree que brindan protección
contra herbívoros y patógenos. 41
Las virtudes cardiosaludables que se otorga al vino se deben en gran parte a los taninos,
sobre todo el vino tinto. Además, son responsables de su color y sabor (UCE 2011).
Gráfico N° 1.19 Clasificación de los taninos
Fuente: USAC 2002. Facultad de Agronomía - Universidad de San Carlos de Guatemala. www.usac.edu.gt
A los taninos se los puede clasificar en tres grandes grupos: los taninos condensados,
taninos hidrolizables y taninos complejos (Gráfico N° 1.19).
a) Taninos Condensados: se los conoce como pro-antocianidinas. Son flavonoides
oligoméricos o poliméricos que consisten en unidades de catequina (flavan-3-ol).
Un ejemplo de un tanino condensado es la procianidina B2.
b) Taninos Complejos: se definen como los taninos en el que una unidad de catequina
está unida por glucósido a un galotanino o a una unidad de elagitanino. Como el
nombre lo indica, la estructura de estos compuestos puede ser muy complejo. Un
ejemplo es la acutisimina A, que se forma durante el proceso de envejecimiento de
vino tinto.
TANINOS
TANINOS COMPLEJOS
TANINOS CONDENSADOS
TANINOS HIDROLIZABLES
GALOTANINOS ELAGITANINOS
42
c) Galotaninos: son taninos hidrolizables con un núcleo de poliol (compuesto con
múltiples grupos hidroxilo) sustituido con 10-12 residuos de ácido gálico. Un
ejemplo de un galotanino es el compuesto hexagalolizado.
d) Elagitaninos: son taninos hidrolizables derivados de la glucosa, pero a diferencia de
los galotaninos, contienen enlaces C-C adicionales. El nombre elagitanino se
deriva del ácido elágico, que se forma de manera espontánea en una solución
acuosa a través de una reacción de esterificación intermolecular (USAC 2002).
1.10 Tipos de compuestos azufrados
1.10.1 Glucosinolatos
Los glucosinolatos (también denominados tioglicósidos) son aniones orgánicos solubles
en agua, que incluyen aproximadamente 120 compuestos, cuya estructura química
corresponde a ésteres β-tioglucósidos de N-hidroxisulfatos o ésteres (Z)-N-
hidroximinosulfato o S-glucopiranosil tiohidroximatos. Poseen un átomo de azufre unido a
una β-D-glucopiranosa y una cadena lateral sobre el carbono α del grupo imino tal como
se observa en el (Gráfico N° 1.20). La cadena lateral los clasifica en glucosinolatos
alifáticos, aromáticos e indólicos dependiendo de su precursor biosintético, según sea
metionina, fenilalanina o triptófano, respectivamente (Li y Kushad, 2004). A la vez
determina las diferencias en las propiedades químicas, la actividad biológica y los
productos de degradación (Gimsing et al., 2005). Las cadenas laterales se caracterizan
por un amplio rango de estructuras químicas, (resumidas en el Gráfico N°1.21) (Wade et
al., 2007).
43
Gráfico N° 1.20 Estructura química del glucosinolato
Estos metabolitos secundarios, detectados por lo general en todos los órganos del
vegetal, son responsables del sabor picante y aroma sulfuroso de algunas plantas, que se
produce como resultado de su rompimiento en isotiocianatos. Se encuentran
principalmente en las especies Cruciferae, Brassicaceae (Wade, et al., 2007) y en por lo
menos 500 especies de angiospermas dicotiledóneas no crucíferas. Generalmente, cada
genotipo contiene un glucosinolato predominante, aunque su contenido varía con el tipo
de tejido (raíces, hojas, flores, frutos, etc.) y el estado de desarrollo del mismo.
Adicionalmente, el contenido de glucosinolatos en vegetales frescos se afecta por muchos
factores tales como el tipo de suelo, el espaciado entre plantas, la luz, la temperatura y
aplicación de fertilizantes.
Existen además diferentes estructuras químicas que se relacionan con cadenas laterales
alifáticas, cliclicas, acíclicas, aromáticas, etc. (Gráfico N° 1.21).
O
OHHO
HOCH2OH
S
N
R
OSO3
-
44
Gráfico N° 1.21 Estructura química de productos de degradación de glucosinolatos
Los compuestos anteriores se denominan: (Nombre, cadena lateral o R)
1. Glucotropaeolina (Bencil)
2. Glucolepidiina (Etil)
3. Glucosinalbina (4-Hidroxibencil)
4. Glucoputranjivina (1-Metiletil)
5. Glucoaubrietina (4-Metoxibencil)
6. Glucococleorina (1-Metilpropil)
7. Glucoconringiina (2OH-2-Metilpropil)
8. Glucorafenina (2-Metilpropil)
O
OHHO
HOCH2OH
S
NOSO3
-
O
OHHO
HOCH2OH
S
NOSO3
-
O
OHHO
HOCH2OH
S
NOSO3
OH-
O
OHHO
HOCH2OH
S
NOSO3
-
O
OHHO
HOCH2OH
S
NOSO3
-
O
OHHO
HOCH2OH
S
NOSO3
-
O
OHHO
HOCH2OH
S
NOSO3
OCH3-
O
OHHO
HOCH2OH
S
NOSO3
OH
-
1
2
3
4
5
6
7
8
45
En general, los glucosinolatos y sus productos de degradación se consideran
componentes potenciales en la defensa de las plantas contra los insectos y los herbívoros
(Chen y Andreasson, 2001). Por otra parte, se relacionan con la inactivación de enzimas
de detoxificación de la fase II (glutatión-S-transferasa) e inhibición de enzimas de la fase I
(enzimas del citocromo P450), las cuales están involucradas en la activación de
carcinógenos químicos (Li y Kushad, 2004).
Aunque los glucosinolatos intactos pueden conferir resistencia a insectos herbívoros,
hongos, bacterias y microorganismos, las propiedades defensivas de éstos aumentan
cuando los tejidos son fragmentados, por daño mecánico, infección o ataque de plagas, y
el daño celular expone los glucosinolatos a la acción de la enzima mirosinasa (una β-
tioglucosidasa) (Al-Gendy et al., 2010). Como resultado de la actividad de esta enzima se
liberan glucosa, sulfato y varios compuestos tóxicos, entre los que están isotiocianatos,
nitrilos, tiocianatos y oxazolidinas, dependiendo de la estructura de la cadena lateral del
glucosinolato (Gráfico N° 1.22).
Gráfico N° 1.22 Degradación de los glucosinolatos
O
OHHO
HOCH2OH
S
N
R
OSO3
-
R
SH
NO S
OO
O
-+ O
OHHO
HOCH2OH
OH
S N RN
RS
N
RN
SH2C O
N H
S
MIROSINASA
46
Los productos de degradacion de los glucosinolatos son variados y a ellos se debe su
característico olor.
El contenido de glucosinolatos en Brasicaceas es variable, y los valores expresados en
mg/100 g de alimento corresponden en orden decreciente a repollos de brucellas (247,0),
repollo (108,9), coliflor (62.0), nabos (56,0) y brócoli (51,1). Estos valores se ven
ampliamente afectados por las condiciones de cultivo, la variedad cultivada y factores
ambientales.
1.10.2 Tiosulfonatos
Determinadas especies contienen compuestos azufrados de gran interés terapéutico que
no están, sin embargo, en forma de heterósidos o glicósidos. Se encuentran en el ajo,
pero también en las cebollas, puerros y chalotes. El bulbo de ajo (Allium sativum)
contiene aliína que por hidrólisis produce aliicina, a la cual, a su vez, autocondensa para
dar ajoenos. El bulbo de cebolla (Allium cepa) posee cepaenos, principalmente sulfóxido
de S-(1-propenil)-L-cisteína (que es isómero de la aliína) (Gráfico N° 1.23).
Gráfico N° 1.23 Estructura química de derivados azufrados
glucorafanina sulforafan rafanina
allicina
OOH
OHHO
HO
N
OSS
OSO3-K+
SN
O
CS S
N
O
CS
SSO-
+
47
El contenido de oleorresina en ajos es variable, dependiendo de las condiciones de
cultivo, variedad, momento de cosecha y tiempo de almacenamiento. Los ajos
recientemente cosechados tienen un rendimiento de oleorresina de aproximadamente el
30%.
Los componentes presentes en el ajo disminuyen el riesgo de enfermedades
cardiovasculares, actúan como antitrombósicos, antihipertensivos, e hipocolesterolémicos.
Poseen además propiedades anticancerígenas, antivirales y antimicrobianas. (Navarro
2007).
1.11 Producción y consumo de frutas y hortalizas en América Latina
Históricamente, Argentina y América Latina han presentado una fuerte producción y
consumo de frutas y hortalizas. Hasta hace unos 20 años atrás, se había conservado
niveles equivalentes a los europeos, gracias a los hábitos de consumo que se
transmitieron de generación en generación.
Aquellas costumbres y hábitos se debilitaron debido: a una creciente urbanización, un
nuevo ciclo de globalización y profundos cambios culturales. Se produjo una modificación
de los hábitos alimentarios hasta la situación actual, en la cual se observa que el consumo
per cápita de frutas y hortalizas es realmente tan bajo que no cubre con los niveles
mínimos permitidos diariamente, emitidos por las organizaciones internacionales de la
salud.
48
Según datos del Mercado Central, hace 14 años atrás, una persona consumía un
promedio de hasta 38 kilos de cítricos por año. Hoy la cifra alcanza apenas a los 20 kilos
anuales.
El consumo de frutas y hortalizas cayó en un 47,5% entre los años 1965 y 1998 en los
hogares de la capital argentina, según la encuesta de hogares del CONADE de 1965 y la
encuesta de hogares del INDEC de 1992 y 1998 (Aguirre 2006).
Como se puede observar en la (Tabla N° 1.5), frutas como la pera, las manzanas, los
mangos y las papayas, han registrado incrementos importantes en la producción en la
última década.
Tabla N° 1.5 Crecimiento medio de la producción de frutas en América Latina
(2005 -2014)
PRODUCTO % CRECIMIENTO MUNDO % CRECIMIENTO AMÉRICA LATINA
FRUTAS DE TEMPORADA MANZANAS 2,48 2,11 UVAS 1,07 1,88 PERAS 5,41 5,72 KIWI 0,24 1,87 DURAZNOS Y NECTARINAS 2,43 1,19
TROPICALES - SUBTROPICALES
CÍTRICOS 2,13 1,49 MANGOS 3,44 3,17 PIÑA O ANANÁS 1,9 4,31 PAPAYA 4,76 7,28 AGUACATE (PALTA) 2,3 1,94
Fuente: FAO 2014. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.
www.fao.org
En la última década, las tasas de crecimiento medio de la producción de hortalizas en
general, muestran un comportamiento más dinámico que en el caso de las frutas, 49
alcanzando un 5%. Mientras que los porcentajes estimados para las frutas en conjunto
alcanzan un 2,38%. América Latina participa con un 4,1% en la producción mundial de
hortalizas (incluyendo el melón) y con un 21% en la producción mundial de frutas (FAO
2014).
América Latina tiene una alta participación en la producción mundial de frutas tropicales
mediante la producción de mangos, ananás, papayas y paltas, representando las mismas
el 75% de la producción mundial.
América Latina es de igual manera, un importante productor de cítricos, como se puede
observar en la (Tabla N° 1.6). Posee el 35% de la producción mundial de cítricos.
Asimismo, registra cantidades productivas muy significativas de hasta 67% de la
producción mundial de aguacate (palta) y 47% de la producción mundial de papaya.
Tabla N° 1.6 Participación de América Latina en la producción de frutas tropicales y
cítricos (2005 – 2014)
PRODUCTO MUNDO (TONELADAS) AMÉRICA LATINA (TONELADAS) %
MANGO 22.739.891 3.118.390 14 PAPAYA 4.863.045 2.284.222 47 PIÑA (ANANÁS) 12.760.205 3.370.376 26 CÍTRICOS 96.546.314 33.632.691 35 AGUACATE (PALTA) 2.293.598 1.544.90 67
Fuente: FAO 2014. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. www.fao.org
Por otra parte, la producción de frutas y hortalizas en muchos países latinoamericanos
posee una fuerte participación de la agricultura familiar campesina y consecuentemente
de importantes sectores de pobreza. Se caracteriza por una alta dispersión territorial y la
fragmentación de la propiedad de la tierra. Posee una baja productividad agrícola y
50
pequeña escala de producción. Existe un bajo nivel de incorporación tecnológica,
dificultades de acceso a fuentes de financiamiento, como también a circuitos de mercado
y fuentes de información. Asimismo por lo general, existe poca articulación con el
consumidor final.
Tal como se puede observar en la (Tabla N° 1.7), la producción de hortalizas en América
Latina presenta un crecimiento del 3,57% en promedio en la última década. Con
incrementos muy importantes en la producción de espárragos, cebollas, ajos, etc.
Tabla N° 1.7 Crecimiento medio de la producción de hortalizas en América Latina
(2005 -2014)
PRODUCTO % CRECIMIENTO MUNDO
% CRECIMIENTO AMÉRICA LATINA
TOMATES 3,97 2,68 CEBOLLAS 2,97 5,49 PIMIENTOS 3,06 2,08 ESPÁRRAGOS 8,08 7,53 AJOS 5,33 4,4
Fuente: FAO 2014. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.
www.fao.org
Aunque es difícil de estimar, la hortofruticultura familiar de subsistencia contribuye en
forma importante a la seguridad alimentaria y a la mejora de la situación nutricional de la
población de las zonas rurales de muchos países en desarrollo.
En Chile por ejemplo, según el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el año
2000, la agricultura familiar controla alrededor del 25% de las tierras agrícolas y
aproximadamente un 45% de los recursos productivos del sector (45% hortalizas, 29%
frutales, 41% viñas, 42% bovinos, 33% ovinos, 63% caprinos y 48% cerdos).
51
En Guatemala, el desarrollo de la horticultura de exportación se ha basado en la pequeña
agricultura, con un promedio de 0,6 hectáreas sembradas por agricultor en 1979 que se
ha convertido en un promedio de 5 hectáreas en años recientes (CEPAL 2013).
Por otra parte, en los países latinoamericanos, la contribución del sector hortofrutícola en
la generación de empleo varía considerablemente dependiendo de los sistemas de
producción utilizados y de la dinámica del sector. En Brasil por ejemplo, el sector
hortofrutícola de productos frescos promueve 4 millones de empleos directos. En
Guatemala, el número de personas ocupadas en las actividades de envase y
conservación de frutas y hortalizas fue de 2145 repartidas en 35 empresas (CEPAL 2013).
A medida que se dinamiza el sector, esta participación es cada vez más importante, tanto
para el abastecimiento de los mercados domésticos como también para los mercados de
exportación.
52
2 Capítulo II Tecnologías para la conservación de frutas y hortalizas
Como se ha comentado anteriormente, el consumo de frutas y hortalizas en la dieta diaria
tienen un efecto muy beneficioso para la salud, sin embargo el consumo es bajo. Entre las
razones para que esto ocurra se cita el hecho de ser productos perecederos, con un costo
relativamente alto, complicados de preparar en forma rápida y con escasas
presentaciones listas para usar.
Surge claramente que, si se desea aumentar el consumo se requiere de productos con
mayor grado de elaboración, preparados mediante métodos que ayuden a frenar el
deterioro de los mismos manteniendo su valor nutritivo y contenido de fitoquímicos. En
este sentido, deben aplicarse técnicas de conservación que puedan prolongar la vida útil
del producto minimizando la modificación de sus características sensoriales y
nutricionales, siendo esto uno de los principales objetivos de la industria del sector.
La prioridad de cualquier método de conservación es minimizar la probabilidad de
ocurrencia y crecimiento de microorganismos que deterioran la calidad y que sean
patógenos. Así, desde el punto de vista microbiológico, la conservación consiste en crear
un medio hostil para los microorganismos. La acidez, la reducción de la actividad agua,
las temperaturas altas o muy bajas, las radiaciones ultravioleta e ionizantes, son algunos
de los factores adversos que pueden prevenir o retardar el crecimiento, disminuir la
supervivencia o causar la muerte de microorganismos.
53
En términos generales la producción frutihortícola tiene dos destinos: el consumo en
fresco y la industrialización. Dependiendo del uso final, las frutas y hortalizas frescas
pueden ser sometidas a diversos procesos industriales.
A partir del estado fresco (I Gama), las frutas y hortalizas se han clasificado en distintas
gamas, de acuerdo al grado de procesamiento que presenten. (UNR 2008)
Las tecnologías tradicionalmente empleadas en la conservación de hortalizas son:
a) En conservas (II Gama)
b) Congeladas (III Gama)
c) Frescas mínimamente procesadas (MP), conservadas bajo cadena de frío, listas
para ser consumidas (IV Gama).
d) Cocidas, mantenidas en cadena de frío (V Gama).
En los procesos de industrialización es posible identificar algunos procesos unitarios
básicos que se repiten y que tienen características similares. (Guía para el control y
prevención de la contaminación industrial. Industria procesadora de frutas y hortalizas.
1998. Chile).
Todas las hortalizas procesadas cumplen con un rol facilitador del comercio, la
conservación y el transporte del producto original, constituyendo en sí mismas nuevos
productos.
Las etapas básicas del proceso industrial consisten en la limpieza (elimina restos de
tierra, insectos, residuos químicos), selección (clasificación según tamaño, madurez, peso
y calidad), trozado, deshuesado (puede ser manual o mecánico), pelado (remoción de la
54
piel o cáscara, tarea que puede realizarse en forma manual, mecánica o con productos
químicos), etc. Otras operaciones son el escaldado o blanqueo, refrigerado y/o congelado.
Existen además algunos tratamientos que se realizan para productos específicos, como
por ejemplo, el pulpado de hortalizas y/o frutas, utilizado para elaborar pulpa de manzana
y alimentos para niños.
2.1 Escaldado
La mayoría de las hortalizas y algunas frutas se someten a un proceso de
escaldado como una operación previa al enlatado, la congelación o la deshidratación. El
escaldado es un tratamiento térmico suave cuyo objetivo es la inactivación de las enzimas
que provocan la reducción de la calidad del producto final (Yáñez-López 2010). Consiste
en el calentamiento rápido del producto a una temperatura predeterminada, generalmente
95 a 100 °C (Yáñez-López 2010), durante un tiempo adecuado y un enfriamiento rápido a
continuación.
El escaldado elimina los gases de los tejidos vegetales, en especial el gas intracelular.
Esto es particularmente importante antes del proceso de enlatado, ya que ayuda a
conseguir el vacío en las latas. Evita la expansión de aire durante el procesado,
reduciendo la fuerza de los envases y el riesgo de deformaciones en las latas (UPV
2009). Actúa como operación final de limpieza y descontaminación. Selman en 1987,
describió la efectividad del escaldado en la eliminación de residuos de pesticidas o
sustancias radioactivas de la superficie de los vegetales, reduciendo de manera
significativa del contenido en microorganismos, lo cual es importante en los alimentos
congelados o deshidratados, donde, la microflora sobreviviente puede multiplicarse
durante la descongelación o la rehidratación.
55
El escalado es una etapa importante en el procesamiento de frutas y hortalizas,
permitiendo asegurar la calidad sensorial de los productos procesados y facilitar su
manejo.
El color de las frutas y hortalizas se debe a la presencia de diferentes compuestos
orgánicos, llamados pigmentos. Cuando un alimento es sometido a tratamiento térmico,
se puede generar un cambio de color (caramelización) del mismo debido a la ocurrencia
de las reacciones de Maillard. El escaldado puede fijar el color de los alimentos (UNT
2009).
El escaldado se realiza a) Por inmersión en agua a 100 °C (vegetales enlatados) o b) por
contacto con vapor de agua (hortalizas congeladas y deshidratadas). El primero es el más
habitual a pequeña escala. En sistemas más mecanizados, se puede usar un túnel de
vapor con un transportador de cadena que sumerge el producto en un baño de agua
caliente. En ambos casos se usa un juego de duchas de agua para el enfriamiento. Una
alternativa al escaldado mediante agua caliente, es el efectuado con microondas o
irradiaciones (UNAD 2010).
El escaldado posee la desventaja del alto consumo de energía. Por otra parte se produce
una pérdida de nutrientes y vitaminas, entre ellas de ácido ascórbico. Requiere del
agregado de sustancias que permiten mantener la textura. El tratamiento con Cloruro de
Calcio (CaCl2), que se combina con la pectina del fruto, forma complejos que permiten
asegurar la textura del producto.
56
Gráfico N° 2.1 Diagrama de flujo del proceso de escaldado de frutas
INICIO
RECIBIR MATERIA PRIMA
SELECCIONAR
LIMPIAR RESIDUOS
LAVAR
PELAR
CORTAR
ESCALDADO 1 A 3 MIN A 100°C
ENFRIAR
SECAR
INSPECCIONAR
ENVASAR
ALMACENAMIENTO
FIN
En cuanto al aspecto sensorial, cuando el escaldado se realiza en forma correcta, no se
producen cambios en el aroma. El enfriamiento posterior del producto permite evitar el
deterioro del sabor y color (Guía para el control y prevención de la contaminación
industrial. Industria procesadora de frutas y hortalizas. 1998. Chile). En condiciones
controladas (3 minutos a 100 ºC), el escaldado en uvas blancas no produjo pérdidas
importante de fenoles totales (Carranza Concha 2009).
57
Después de escaldarse, las frutas suelen enlatarse o envasarse en jarabes de sacarosa,
cuya concentración de azúcares se expresa en grados Brix (°Brix). Esto colabora en la
conservación del producto.
2.2 Conservas - Enlatados
Los productos de II Gama incluyen las conservas como los enlatados y encurtidos.
Las materias primas utilizadas en estos procesos pueden ser frutas maduras, frescas,
congeladas o previamente conservadas, las cuales han sido debidamente tratadas para
eliminar cualquier parte no comestible.
El lavado y el cernido en este proceso no ofrecen demasiadas exigencias. Sin embargo, el
proceso de pelado y limpieza de la fruta determinan la buena presentación del producto.
La piel del fruto se retira con máquinas especiales o con el auxilio de soluciones alcalinas.
El pelado manual nunca es tan preciso como el mecánico y, asimismo, el desperdicio que
se verifica es mayor en el primer caso. Se utilizan herramientas de acero inoxidable y la
operación manual se vincula con la quita del corazón o hueso de la fruta y la división en
dos partes como en el caso de los duraznos o el corte en pedazos cuando se trata de
peras.
En el enlatado las frutas van acompañadas de líquidos de cobertura o soluciones de
azúcar. Los líquidos de cobertura pueden ser agua o cualquier otro medio de cobertura
líquido, con el agregado de edulcorantes nutritivos, aderezos u otros ingredientes
adecuados para el producto. El líquido es utilizado para transferir el calor necesario para
la esterilización del producto y proteger la conserva del deterioro temprano. Por otro lado,
mantiene las frutas suaves y apetitosas, sin que pierdan su estructura, y evitan la
oxidación conservando el color y las características sensoriales.
58
La concentración de estas soluciones se equilibra con la de la fruta permitiendo un
proceso esterilización para asegurar la destrucción de bacterias y esporas. La
concentración mínima del jarabe de azúcar para productos enlatados en almíbar varía del
muy diluido (10 ºBrix), al muy concentrado (22 ºBrix). La utilización de uno u otro
dependerá del producto que se desea elaborar. Por ejemplo, se requiere un jarabe muy
concentrado para el enlatado de peras, donde se debe adicionar a la fruta un jarabe de 40
ºBrix para que luego de la estabilización de la concentración, el jarabe resulte de 22 °Brix.
El almíbar también puede prepararse a base de jugos de las propias frutas, al cual se le
adiciona azúcar hasta alcanzar el grado de dulzor requerido.
La concentración del jarabe se determina en función de la variedad y madurez de la fruta.
Cuando se enlatan frutos ácidos, (pH 3.4 – 3.9), la esterilización puede realizarse a 100
°C, en el caso contrario se acidifica el líquido de cobertura con ácido cítrico (Navarrete
2013). La adición de ácido cítrico debe ser controlada para evitar la inversión del azúcar
en el almíbar, fenómeno que ocurre por presencia de ácido y aplicación de calor (AHA
2014).
Las frutas enlatadas en almíbar o algún otro líquido de cobertura, han sido tratadas
térmicamente y los envases sellados en caliente para formar vacío. La preservación de
los mismos se basa en la esterilización (PROFECO 2008), y requiere de latas o frascos
de cierre hermético, que den lugar a la formación de vacío después de realizado este
tratamiento (AHA 2014).
59
Gráfico N° 2.2 Diagrama de flujo del proceso de enlatado de frutas
INICIO
RECIBIR MATERIA PRIMA
SELECCIONAR
LIMPIAR RESIDUOS
LAVAR
PELAR
TROZAR de acuerdo al producto
PESAR
FORMULACIÓN depende del medio de empaque
LLENADO DE SÓLIDOS Proporción adecuada en peso
LLENADO DE MEDIO DE EMPAQUE Proporción adecuada en peso
PRECALENTAMIENTO Para eliminar el aire al menos
hasta 85 °C
COMPLETAR VOLUMEN DEL ENVASE Con medio de empaque caliente
SELLADO HERMÉTICO
ESTERILIZACIÓN 15 – 20 MIN A 100 °C
ENFRIAR LOS ENVASES
ROTULAR LOS ENVASES
FIN
60
Este tipo de conservación se realiza con casi cualquier tipo de fruta, especialmente las
que son dulces y de elaboración sencilla, como ananá, duraznos, cerezas, mango, fresas,
uvas, papaya y frutas mixtas. El proceso general varía de acuerdo al tipo de fruta con la
que se trabaje y a la forma de presentación que se desee dar al producto.
La proporción de fruta en el producto final está establecida por las normas técnicas,
donde se indica el peso escurrido (frutas sin líquido de cobertura). Este debe ser siempre
mayor al 58-60% de la masa neta del producto. Algunas Normas Internacionales regulan
el tipo de presentación del producto.
(Navarrete 2013).
2.3 Conservas - Encurtidos
Con la denominación genérica de encurtidos o pickles, se entienden los frutos u
hortalizas que después de haber sido curados en salmuera o haber experimentado una
fermentación láctica en condiciones especiales, se conservan con vinagre en un
recipiente bromatológicamente apto. Artículo 972 - (Dec 112, 12.1.76 CÓDIGO
ALIMENTARIO ARGENTINO).
El medio ácido del vinagre (ácido acétido con un pH no mayor a 3,5) permite la
conservación del producto, debido a que controla la mayor parte de los microorganismos.
El tipo de vinagre usado debe poseer una graduación entre 6 y 7 grados (Infoagro 2001).
Los frutos u hortalizas utilizadas para elaborar estos productos deberán ser frescos,
sanos, limpios y presentar estado de maduración adecuada, estar libres de alteraciones
producidas por agentes físicos, químicos o biológicos, tener una textura firme y sin
tendencia a deshacerse.
61
Gráfico N° 2.3 Diagrama de flujo del proceso de encurtido de vegetales
INICIO
RECIBIR MATERIA PRIMA
PESAR
LAVAR
SELECCIONAR
PELAR (OPCIONAL)
TROZAR CADA PRODUCTO INCLUIDO
FORMULACIÓN Vinagre puro o aromatizado
PREPARACIÓN Medio de cobertura
LLENADO DE SÓLIDOS Según peso establecido
LLENADO DE MEDIO DE EMPAQUE Caliente
PRECALENTAMIENTO De los envases hasta 90 °C
COMPLETAR VOLUMEN DEL ENVASE Medio de cobertura caliente
SELLADO HERMÉTICO
ESTERILIZACIÓN ENVASES 20 MIN A 100 °C EN AGUA
ENFRIAR LOS ENVASES
ROTULAR LOS ENVASES
FIN
62
Existen diferentes denominaciones de encurtidos según el tipo de frutas u hortalizas
contenidas en un mismo envase. Los vegetales más frecuentemente usados en
conservas son pepinillo, cebollita, remolacha, repollo, berenjenas, zanahoria, rabanitos,
pimiento, alcaparra, aceitunas, apio y coliflor. Se suele añadir plantas aromáticas, tales
como la mostaza, canela o clavo de olor y/o sustancias antimicrobianas (UEM 2011).
Las hortalizas encurtidas se guardan en recipientes de vidrio estériles. Algunos defectos
que suelen aparecer cuando el proceso es inadecuado, es la aparición de turbidez o de
manchas amarillas (UEM 2011). Ninguno de estos defectos afecta a la calidad sanitaria
del encurtido, pero sí la calidad final del producto, en cuanto a características
organolépticas: sabor, aroma y textura (Roching-Wong, et al. 2013).
El contenido de fitoquímicos de las hortalizas puede modificarse por el proceso de
encurtido. (Roching-Wong, C.S) informó que la capacidad antioxidante de chiles en
vinagre, disminuía aproximadamente un 25% respecto al producto fresco, lo cual se
correlacionaba con el contenido de fenoles totales, flavonoides totales y capsaicinoides.
La presencia de flavonoides en espárragos blancos (Asparagus officinalis) en conservas
ha sido también informada. En un trabajo reciente se ha demostrado que el contenido de
glucosinolatos en brócoli fue más afectado cuando se conservan enlatados (II Gama) en
relación a los envasados al vacío (gama IV), observando un mayor contenido de
glucosinolatos aromáticos en estos últimos. Sin embargo el contenido de derivados
fenólicos se vio más conservado en el producto enlatado (Cartea et al., 2012)
Otras tecnologías utilizadas en la conservación de frutas y hortalizas corresponden al
deshidratado.
63
2.4 Deshidratación
El secado es el método más antiguo utilizado para conservar los alimentos.
Consiste en bajar el contenido de agua, más específicamente la actividad agua (aw), lo
cual permite controlar la contaminación microbiana y las reacciones químico enzimáticas,
alargando la vida útil del producto.
La mayoría de los productos agroalimentarios son sólidos por lo cual, se define la
deshidratación como la operación básica por la cual el agua que contiene un sólido, o una
disolución (generalmente concentrada), se transfiere a la fase fluida que lo rodea, debido
al gradiente de (aw) entre ambas fases.
Es común pensar que la mayor estabilidad de los productos naturales está asociada a los
contenidos de humedad mínimos. Aunque esto puede ser cierto para una gran cantidad
de productos, en muchos otros se ha observado que hay un intervalo óptimo de humedad
no necesariamente asociado a los niveles mínimos.
Aunque el contenido de humedad puede ser un factor indicativo de la propensión al
deterioro, se ha observado que distintos alimentos con el mismo contenido de humedad
pueden ser muy diferentes en su estabilidad. Por tal motivo, el principal objetivo de la
operación de secado es disminuir la actividad agua. Ajustando la (aw) y eligiendo el
envase adecuado, se puede alargar la vida útil de un alimento sin necesidad de refrigerar.
Estos procesos producen una disminución sustancial del peso y el volumen del producto,
reduciendo el empaque, los costos de almacenamiento y transporte y permitiendo el
64
almacenamiento del producto a temperatura ambiente por largo tiempo (Valdés-Marín
2008).
Los productos deshidratados pueden servir como materias primas adecuadas para el
mezclado y la formulación de nuevos productos, sopas deshidratadas, frutas y cereales
para el desayuno, etc.
La desecación puede llevarse a cabo por diferentes métodos mecánicos y físico-químicos
(prensado, centrifugación, evaporación superficial o deshidratación por aire caliente,
ósmosis, liofilización, etc).
Los productos pueden secarse usando la radiación solar directa o indirecta. El sistema
más simple de secado solar consiste en colocar el producto a secar directamente sobre
una superficie expuesta al sol. El secador consiste en una malla metálica enmarcada que
al colocarse sobre bloques de madera u hormigón permite la circulación de aire por
debajo del producto. Por encima del producto se puede colocar una cubierta de tela ligera
(de tejido de redecilla por ejemplo) con objeto de protegerlo de insectos y pájaros.
Para aumentar la eficiencia del secado se pueden utilizar algunas estructuras que
capturen la radiación solar (colectores). Las mismas se construyen con ventanas de vidrio
o plástico transparente (cámaras), que cubren el producto proporcionando protección
contra insectos, además de captar mejor el calor solar. En otros sistemas el colector y la
cámara de secado se encuentran separados.
En el sistema de deshidratación artificial de frutas y hortalizas, el producto es
deshidratado con aire caliente. Estos métodos son los utilizados por la industria.
65
Los secadores de horno son los más simples y constan de un recinto de dos pisos en
donde el aire caliente asciende desde el piso inferior atravesando por convección natural
o forzada el segundo piso perforado en el que se asiente el lecho de producto a secar
(Maupoey et al. 2001).
a) Secadores de bandejas: El aire caliente se hace circular a través de las bandejas,
generalmente perforadas. El secado puede ser mediante flujo horizontal si el flujo
circula paralelamente al lecho, o transversal si circula perpendicular al lecho a
secar. Son útiles para el secado de espinaca, cebolla, ajo, perejil, etc.
b) Secado de túnel: son semejantes a los secadores de bandeja pero las bandejas
conteniendo el producto se cargan sobre carretillas que se desplazan a lo largo del
túnel de secado. Se adaptan a elevados capacidades de producción con un
funcionamiento prácticamente continuo.
Previo al proceso de deshidratación, las frutas y hortalizas pueden ser tratadas
(escaldado, acidificado, sulfitado, azucarado, salado, etc) con la finalidad de minimizar o
evitar el deterioro del alimento durante el secado.
La técnica es eficiente y productiva, versátil y de fácil manejo gracias a las nuevas
tecnologías. Si bien es un proceso de alto costo energético, se logran productos con la
deshidratación adecuada (leves o intensas), asegurando su conservación.
66
Los frutos deshidratados poseen una textura blanda o flexible, y su sabor se intensifica
por concentración. Su vida útil es de aproximadamente un año cuando su conservación es
adecuada, pudiendo ser rehidratados para su uso culinario o consumo.
Si bien los frutos deshidratados conservan gran proporción de su valor nutritivo original, el
uso de temperatura por largo tiempo de procesado puede conducir a una inevitable
pérdida de calidad respecto al producto fresco (Valdés-Marín 2008). Se pueden ver
afectados la textura, el color, el flavor y su valor nutricional. Todas estas desventajas han
generado la necesidad de implantar nuevas técnicas de deshidratación de alimentos.
Algunas de ellas son el secado osmótico y energía microondas (UPV 2009).
2.4.1 Deshidratado osmótico
La deshidratación osmótica con o sin vacío es de gran interés debido a las bajas
temperaturas utilizadas (20°-50°C), las cuales evitan el daño de componentes
termolábiles, mantienen las propiedades nutritivas y funcionales, y además reducen los
costos de energía para el proceso.
Este método consiste en sumergir a los alimentos en disoluciones hipertónicas a fin de
producir flujo de agua y otros componentes (azúcares, vitaminas, pigmentos) desde el
producto hacia la disolución hipertónica y flujo de solutos desde la disolución hipertónica
hacia el interior del alimento. El producto pierde agua hasta en un 50-60% en base
húmeda y como consecuencia gana sólidos solubles reduciendo su volumen (CENTA
2010).
67
Gráfico N° 2.4 Diagrama de flujo del proceso de deshidratación osmótica
INICIO
RECIBIR MATERIA PRIMA
PESAR
LAVAR
SELECCIONAR
PELAR (OPCIONAL)
TROZAR EL PRODUCTO
PRETRATAMIENTO FRUTA U HORTALIZA Escaldado, sulfatado, adición Vitamina C
PREPARACIÓN SOLUCIÓN OSMÓTICA Temperatura de trabajo (de 20 a 50°C)
DETERMINAR RELACIÓN Materia prima – solución osmótica
TRATAMIENTO OSMÓTICO Con agitación por tiempo (de 15 a 240 MIN)
ESCURRIR Y SECAR Los trozos externos
ENVASAR AL VACÍO Envases flexibles de CRYOVAC
ROTULAR LOS ENVASES
FIN
En la preparación de la disolución osmótica, se suele utilizar azúcar, con lo cual se
consiguen beneficios como la inhibición de la enzima polifenoloxidasa, además de
prevenir la pérdida de compuestos volátiles, siendo ésta la técnica más adecuada para
un producto de procesado mínimo. Es ampliamente recomendable para países con
economías emergentes productores de frutas. Su principal ventaja es que su desarrollo e
68
instrumentación no requiere de grandes inversiones ni de equipos complejos o difíciles de
fabricar.
Valero y col. (2012) informaron sobre la comparación de métodos de conservación de
ciruelas estableciendo que el proceso de deshidratación osmótica mantuvo el contenido
de polifenoles y capacidad antioxidante, aunque redujo el contenido de taninos.
2.4.2 Deshidratación por Microondas
La deshidratación de frutas mediante microondas es una técnica de secado de gran
interés debido a la capacidad de penetración que poseen estas ondas, ya que calientan
no solo la superficie, sino también el interior del alimento, acelerando el proceso,
mejorando la calidad final del producto si se compara con técnicas de secado por aire
caliente. A pesar del elevado costo de los equipos y la falta de información sobre la
tecnología, en los últimos años el uso industrial de esta técnica parece haber aumentado
considerablemente (Valdés-Marín 2008).
El método de deshidratación por microondas se caracteriza por su poder de penetración.
A pesar de que el calentamiento es mayor en la superficie que en el interior del producto,
se disminuye la transferencia de calor por conducción, desde la superficie hacia el interior
del alimento. El calor se genera en las zonas húmedas y no en las zonas secas,
evitándose su recalentamiento innecesario y pérdida de calidad del producto. Entre las
principales desventajas figura la imprecisión de la distribución del campo energético, el
cual se ve afectado fácilmente por cargas en el sistema.
La aplicación combinada de las microondas con el secado por aire caliente y también con
la deshidratación osmótica puede aportar algunas ventajas, ya que esta combinación ha
69
mostrado mejoras en el secado y en la calidad final del producto (UPV 2009). De esta
manera se han conseguido menor tiempo de secado.
2.4.3 Liofilización – un método de deshidratación
La liofilización es el proceso por el cual, un producto se congela y somete a vacío. De esta
forma se elimina la cantidad de agua del producto desde el estado sólido al gaseoso sin
pasar por el estado líquido.
El proceso de liofilización es utilizado actualmente en la industria alimentaria para la
conservación de alimentos y en la preparación de derivados de frutas y hortalizas. Es un
método de desecación bastante costoso y lento en comparación con otros más
tradicionales, pero sus resultados son mejores ya que aseguran la calidad, conservan las
características organolépticas y nutricionales al no emplearse calor (UNAL 2013).
Los alimentos liofilizados aportan al producto características muy importantes de
conservación y ofrecen una textura crujiente. Mantienen las propiedades físicas, químicas,
biológicas y organolépticas naturales del alimento, lo que facilita el almacenamiento por
mayor tiempo que los productos deshidratados por otros métodos. No requieren de
conservantes y son altamente higroscópicos.
El proceso de liofilización comprende las etapas de precongelación y secado
Durante la precongelación se busca que el producto congelado posea una estructura
sólida sin líquido concentrado para propiciar que todo el secado se lleve a cabo por
sublimación. En el secado por sublimación se pueden distinguir tres etapas (Gráfico Nº
2.5): (Benavides et al. 2012)
70
Gráfico N° 2.5 Etapas del proceso de liofilización
Fuente: UNAL 2013. Universidad Nacional de Colombia. www.unal.edu.co
• Fase 1 Etapa Conductiva: se elimina el mayor porcentaje de agua del producto
(75% - 90%). El tiempo de esta fase es relativamente corto y la transferencia de
calor por conducción es el mecanismo preponderante.
• Fase 2 Primera Etapa Difusiva: existe un descenso importante de la velocidad de
sublimación por la formación de una capa porosa de material seco que brinda
resistencia creciente al flujo de calor y vapor mientras ocurre el secado.
• Fase 3 Segunda Etapa Difusiva: la velocidad de sublimación continúa
descendiendo mientras se aproxima a cero. Durante esta etapa se puede
incrementar la temperatura del producto hasta 50 °C, y producir la pérdida de
productos volátiles (UNAL 2014).
Uno de los problemas considerables para los productos liofilizados es la oxidación de
lípidos, inducida por los bajos niveles de humedad durante el proceso de secado. Se la
puede controlar empacando los productos liofilizados en recipientes impermeables al
oxígeno (Benavides 2012).
velocidad de secado; 0; 0,5
velocidad de secado; 0,1; 2,5
velocidad de secado; 0,4; 0,75
velocidad de secado; 1; 0
FASE 1 FASE 2
FASE 3
Velocidad
Tiempo de secado
71
2.5 Congelados y Refrigerados
Los productos de III Gama comprenden aquellos que se conservan congelados e
involucran procesos de refrigeración y congelación. La congelación de alimentos es un
método de conservación basado en la solidificación del agua que contienen, siendo esta
su principal condicionante.
Funciona con una aplicación intensa de frío que detiene los procesos bacteriológicos y
enzimáticos que alteran a los alimentos. Durante la congelación, se enfría el corazón del
producto a temperaturas próximas a -18 °C, el agua se transforma en hielo y se logra un
efecto de desecación (Muñoz-Delgado 1985).
Entre las ventajas del método de congelación figura la menor deshidratación y pérdida de
peso del alimento, se conservan los caracteres organolépticos e inhibe el desarrollo
microbiano y enzimático. También se evita el fenómeno de separación de componentes,
otorgando estabilidad física y no provoca cambios nutricionales.
Sin embargo la congelación puede formar fracturas o agrietamientos, producidos por el
aumento de volumen cercano al 9% que ocurre durante la transformación de agua a hielo.
El fenómeno depende del contenido hídrico y debe ser considerado al momento del
envasado.
Tipos de Congelación:
a) Por Aire: el calor del alimento es extraído por una corriente de aire frío hasta
conseguir la temperatura final.
72
b) Por Contacto: el calor es extraído a través de una superficie fría que tiene
contacto con el alimento.
c) Criogénico: se sustituye al aire frío a través de fluidos criogénicos, nitrógeno o
dióxido de carbono.
Frutas, hortalizas y otros productos congelados deben ser debidamente manipulados para
asegurar su calidad y prolongada vida útil.
Gráfico N° 2.6 Diagrama de flujo del proceso de congelación y refrigeración de frutas y
hortalizas
INICIO
RECIBIR MATERIA PRIMA
PESAR
LAVAR
SELECCIONAR PELAR (OPCIONAL)
TROZAR EL PRODUCTO
PRETRATAMIENTO FRUTA U HORTALIZA
Escaldado, sulfatado, adición Vitamina C
ENVASAR
REFRIGERACIÓN
(de 0° a 10°C) CONGELACIÓN
(de -18° a 0°C)
ALMACENAR
FIN
73
Las temperaturas de refrigeración están comprendidas entre -1 y 10 ºC. A partir del
descenso de la temperatura se aumenta la vida útil del producto fresco o procesado,
disminuyendo la proliferación de microorganismos, las actividades metabólicas de los
tejidos vegetales y las reacciones químicas o bioquímicas que deterioran al fruto (UNPRG
2013). La vida útil depende de la variedad, condiciones de cosecha y de la humedad
relativa del sistema de almacenamiento.
La refrigeración industrial (2-5 ºC) y doméstica (8-15 ºC) tiene por objetivo minimizar los
procesos enzimáticos y multiplicación bacteriana por un período de tiempo no muy
extenso, asegurando la calidad a corto plazo (Van Laanen 1999). Mediante esta
metodología se retrasa la maduración de los frutos por acción del frío, dando mayor
uniformidad de sus propiedades nutritivas, favoreciendo el menor desarrollo microbiano,
menor tasa de respiración y actividad enzimática.
Algunos factores que influyen en los procesos de congelación y refrigeración son: la
temperatura, ya que los procesos de descomposición se hacen más lentos cuando esta
disminuye. La humedad, ya que a medida que la humedad relativa del aire aumenta, la
pérdida de peso por evaporación disminuye, pero la multiplicación de las bacterias
aumenta (UNPRG 2013). Y la velocidad de congelación, que tiene mucho que ver con el
tipo de fruta u hortaliza y también con el tipo de congelación.
2.5.1 Congelados
El objetivo de refrigerar los productos alimenticios es mantener la calidad y prolongar el
tiempo de durabilidad antes de la venta, manteniendo la temperatura del producto en un
punto donde el deterioro metabólico y microbiológico sea mínimo. Mantener la
74
temperatura deseada o ideal es un factor crucial para proteger los alimentos perecederos
de la pérdida de calidad durante su almacenamiento y distribución (USDA. 1995).
La expansión de los productos congelados se ha generalizado en todo el mundo, siendo
muy utilizados en las cadenas de comidas rápidas, hoteles, restaurantes y catering. Las
plantas industriales de congelado se ubican en las regiones productoras de las materias
primas. Esto permite una cosecha rápida y pronto ingreso del vegetal, evitando pérdidas
de calidad y frescura.
A nivel mundial los productos congelados guardan una imagen de producto sano y
seguro, y fácil de consumir. Poseen mayor calidad que el producto fresco, pudiéndose
conservar entre 12-18 meses en freezer, sin perder sus propiedades.
Los alimentos vegetales congelados se concentran en legumbres y hortalizas con o sin
cocción. El principal producto congelado es la papa, siguiéndole en orden arvejas,
porotos, lentejas, garbanzos, chauchas y espinaca.
El mercado de productos congelados en los países desarrollados, tiene más de 50 años,
donde se tienen muchas marcas de referencias de vegetales individuales o mezclados.
En América Latina existen una serie de mitos sobre estos productos, pero la principal
barrera para su consumo es el costo. En Argentina se incorporan a los hábitos de los
consumidores a partir del año 1994.
Junto al grupo de los alimentos congelados se pueden diferenciar los Refrigerados los
cuales son preservados a temperaturas cercanas a 0 ºC.
75
La refrigeración hace referencia a procedimientos de conservación con temperaturas
comprendidas entre 0 y 4 °C, mientras que la congelación implica temperaturas inferiores
a 0 °C grado y, frecuentemente próximas a -18 0 C.
Durante su elaboración, los productos son seleccionados y lavados para eliminar
microorganismos, y finalmente son blanqueados o precocidos (escaldados) antes de
congelarlos.
Existen diferentes métodos de congelado. La congelación rápida (ultracongelación o
supercongelación) somete a los alimentos a un enfriamiento brusco para exceder
rápidamente la temperatura de máxima cristalización, en un tiempo menor a 4 horas.
Entre otros el más difundido es el Individually Quick Frozen (IQF), que congela el producto
en forma individual y rápida.
Otro método, más sencillo y menos costoso es el discontinuo o en bandejas. El producto
se coloca sobre túneles fijos con cortina de agua helada (hidrocooler), donde el producto
va pasando por una cinta transportadora con gran rapidez. (Viteri 2003).
2.5.2 Congelado en cámaras de frío (air blast freezing= congelado por
pasaje de aire)
La fuerte circulación de aire frío permite congelar el producto a una tasa relativamente
alta. El mismo se coloca sobre bandejas, tanto suelto o envasado y las bandejas se
ubican sobre serpentinas congeladas, en un ambiente a baja temperatura con aire frío
soplando sobre el producto.
76
En algunas instalaciones de este sistema, el aire frío contenido en la cámara a baja
temperatura, circula por medio de grandes ventiladores, en cambio en otras instalaciones
el aire es soplado a través de serpentinas refrigeradas ubicadas a cada lado de la sala o
desde una sala contigua. La congelación en cámaras de frío es ampliamente utilizada
para grandes volúmenes de alimentos. La razón es el costo de inversión y el consumo de
energía relativamente bajos. Este método se combina con aire forzado dirigido
(blastfreezing).
El túnel de congelado es posiblemente el sistema más comúnmente utilizado.
Básicamente se trata de un sistema en el cual una larga cinta, de movimientos lentos,
pasa a través de un túnel o recinto que contiene aire muy frío en movimiento. La velocidad
de la cinta es variable dependiendo del tiempo necesario para congelar el producto.
Generalmente el aire frío es introducido dentro del túnel del lado opuesto al sitio de
entrada del producto que será congelado. La temperatura se encuentra generalmente
entre -18 y -34 oC. Si se va realizar un congelado rápido, es necesario recircular un gran
volumen de aire para asegurar las bajas temperaturas.
El air blast freezing es económico y se utiliza para productos de diversos tamaños y
formas, pero puede llevar a una excesiva deshidratación de productos sin envasar, si las
condiciones no son cuidadosamente controladas. La duración del proceso de congelado
es prolongado. Esto genera cristales de hielo más grandes que rompen las delicadas
estructuras (membranas, por ejemplo) las cuales no vuelven a su estado normal después
de descongelar el producto. La pérdida de jugo por goteo, cambios en la rigidez y textura
del producto, son otras de las desventajas de las frutas y hortalizas congeladas por este
proceso.
77
2.5.3 IQF
La congelación rápida Quick freezing, se refiere a un procedimiento de congelación inicial
rápida del producto, en equipos especialmente diseñados. Este proceso hace descender
la temperatura de 0 a -4 grados centígrados en media hora (Acerete 1950).
En la congelación rápida la expansión de cristales de hielo es limitada y las estructuras y
membranas celulares no se destruyen. Con este proceso, el efecto negativo de la
congelación se ve reducido.
En un producto congelado rápido es normal que su color sea más pálido y blanco. Esto es
un signo de calidad de congelación conocido por los "trader" modernos. Sin embargo al
descongelarlo, su aspecto es natural. La deshidratación se mantiene a muy bajas tasas,
desde 0,3 hasta 2%. Con la formación de pequeños cristales de hielo la deshidratación
osmótica se reduce.
2.6 Altas Presiones
El estudio del efecto de las altas presiones en el área de los alimentos se establece
desde el siglo pasado. Bert Hite diseñó y construyó, en 1899, una unidad de alta presión,
que podía alcanzar aproximadamente 700 MPa, para controlar la carga bacteriana en
leche y productos cárnicos. Este investigador, probó altas presiones en frutas (peras y
duraznos) y en hortalizas, observando que estos se conservaban 5 años, luego de aplicar
el tratamiento en un rango de 400-820 MPa (Guams 1990).
Si bien el mayor crecimiento en las investigaciones en altas presiones, se dio en Estados
Unidos, fue Japón el país que en 1992 lanzó el primer producto presurizado,
78
introduciendo al mercado mermelada de fresa, frambuesa, manzana y kiwi, esterilizada
únicamente por altas presiones (Palou y Serra 2000).
Actualmente esta técnica de conservación, se considera una alternativa a los métodos
térmicos, debido a que las altas presiones tienen poco efecto sobre el sabor, olor y valor
nutricional, a diferencia de los procesos convencionales.
La tecnología de altas presiones, se utiliza en la conservación de alimentos, con o sin el
agregado de calor, con el fin de inactivar microorganismos y enzimas y crear atributos que
sean deseables para el consumidor (textura, olor, sabor).
En la aplicación de altas presiones en el procesamiento de alimentos, existen dos
principios de relevancia: Principio de Le Chatelier y el Principio isostático.
Según el Principio de Le Chatelier, la aplicación de alta presión desplaza el equilibrio de
un proceso hacia el estado que ocupa menor volumen, dicho en otras palabras, la presión
favorece procesos que van acompañados por cambios negativos de volumen.
La presión es una variable termodinámicamente importante, ya que afecta el volumen de
un sistema biológico y consecuentemente las estructuras biológicas, reacciones y
procesos (Chetfel, 1995) (López-Malo, et al.1999).
El Principio isostático establece que la presión es instantánea y uniformemente
transmitida a través de la muestra, ya sea que esta se encuentre en contacto directo con
el medio de presurización, o en un empaque sellado herméticamente (Knorr et al. 1994).
Esto garantiza un tratamiento homogéneo, evitando sobrepresiones o deformaciones.
79
Sistemas de alta presión
En la industria de los alimentos se aplican los siguientes sistemas de altas presiones:
a) Altas presiones hidrostáticas
En este tipo de sistemas el medio de transmisión de la presión es el agua o la mezcla
agua/ aceite. El alimento se coloca sobre un recipiente o se sitúa en un envase sellado
herméticamente, que transmite la presión.
El alimento experimentará una reducción del volumen, de acuerdo a la presión aplicada, y
luego una expansión de igual magnitud durante la descompresión. El envase utilizado
deberá ser capaz de soportar dichos cambios de volumen.
b) Altas presiones dinámicas
Se refieren al proceso de homogeneización con alta presión. La presión dinámica es la
presión instantánea que generalmente se asocia a un impacto o choque de un fluido. Se
aplican para mantener la estabilidad de productos y emulsiones lácteas (cremas, helados,
quesos, yogurts, etc.) Estos sistemas también se utilizan para esterilizar jugos.
Como ya se mencionara las altas presiones poseen insignificante efecto sobre los
componentes de los alimentos, lo cual es importante para hortalizas y frutas, los cuales
poseen vitaminas, antioxidantes y pigmentos.
Las estructuras covalentes de los hidratos de carbono de bajo peso molecular, no son
perturbadas por presiones de 100-200 MPa. Los polímeros como el almidón forman geles
a altas presiones, con aplicación en la industria.
80
Las altas presiones pueden provocar la oxidación de lípidos insaturados. Las proteínas
sufren cambios de su estructura (disociación de proteínas oligoméricas y desdoblamiento
de cadenas), por acción de las altas presiones.
La actividad enzimática es un parámetro que afecta la calidad de frutas y hortalizas,
sobre todo en los mínimamente procesados donde, por efecto del corte, enzimas y
sustratos se mezclan causando cambios indeseables en el producto.
La textura de frutas y hortalizas, dada principalmente por la estructura primaria de la
pared celular, es un importante aspecto de la calidad. Las altas presiones provocan
cambios en la permeabilidad de la pared celular, lo cual puede afectar a la textura. El
efecto dependerá del tipo de tejido y de las condiciones del tratamiento (temperatura,
presión y tiempo). Por ejemplo, tomate tratado a 500-600 MPa, presenta mejor firmeza
que a presiones de 300-400 MPa.
A pesar que, la aplicación de altas presiones ofrece una serie beneficios a los productos
tratados, las industrias procesadoras de alimentos la aplican cuando las tecnologías
tradicionales no son totalmente satisfactorias. Esto se debe a que presentan,
principalmente, las desventajas de no ser conveniente para grandes volúmenes y mayor
costo/producto en relación a los conservados por tecnologías convencionales.
En el mundo, se comercializan una serie de productos tratados por este sistema, por
ejemplo: jugos de naranja, manzana y durazno; jaleas y mermeladas; lechuga, tomate,
espárrago, cebolla; aceite de oliva, entre otros.
81
2.7 Hortalizas frescas mínimamente procesadas, conservadas bajo cadena de frío, listas
para ser consumidas (IV gama)
Los vegetales IV Gama son frutas y hortalizas frescas cortadas, lavadas y
envasadas, listas para consumir, con el requisito de que no han sido sometidas a ningún
tratamiento térmico, que altere sus propiedades nutricionales iniciales. Son productos a
los que no se les añade ningún tipo de aditivo o conservante, exige el mantenimiento de la
cadena de frío para su perfecta conservación y tiene una fecha de caducidad en torno a
los 7 días (confederacion de consumidores y usuarios – cecu - departamento de
alimentación gmcg/gmcg).
El proceso cuarta gama envasa alimentos hortícolas en bandejas o bolsas especiales,
tras unos estudios rigurosos de calidad y selección. Se caracteriza por el embalaje de una
forma muy peculiar. Mezcla en el mismo envase diferentes tipos de hortalizas o bien las
selecciona de una forma práctica para un uso más cómodo para el consumidor. Los más
comunes son las ensaladas listas para consumir con diferentes variedades de lechuga,
por ejemplo, o también coles cortadas en tiras, espinacas recortadas, zanahorias “baby”,
floretes de coliflor y brócoli, champiñones rebanados y verduras para sopas y guisos.
(Rotondo et al. 2008).
En cuanto a las frutas, éste campo se encuentra menos extendido dadas la dificultades de
conservar de forma óptima las características organolépticas y nutricionales de la fruta.
La ventaja principal de la IV Gama radica en la calidad de la materia prima, que se
mantiene fresca cuando llega al consumidor. La condición de natural, en lo inherente a las
82
propiedades nutritivas y apariencia sensorial, unido a la mayor facilidad de consumo, hace
de los vegetales MP, un producto atractivo para los consumidores.
El proceso de manipulación y fabricación requiere de condiciones de salubridad y calidad
muy elevadas con un alto nivel tecnológico en los centros de producción, que encuadran
dentro de las Buenas Prácticas Agrícolas (BPA) y Buenas Práctica de Manufactura
(BPM). Para que estas condiciones se mantengan es indispensable que los productos IV
gama no pierdan la cadena de frío bajo ningún concepto.
La conservación de los productos mínimamente procesados es crítica debido a los daños
físicos ocurridos en los tejidos vegetales durante el proceso. Estos daños aceleran el
metabolismo provocando deterioro de características sensoriales deseables, pérdida de
nutrientes, así como desarrollo de microorganismos, que llevan a un rápido decaimiento
de la calidad y acortamiento de la vida de estante.
Son más caros que el producto a granel, por lo que requieren una gran rotación, una
logística muy especializada, y un sector de población con un poder adquisitivo medio
(Rotondo et al. 2008).
En la actualidad, existe una gran demanda por tecnologías de procesamiento mínimo,
tales como la alta presión, irradiación, pulsos eléctricos, ultrasonidos de potencia, ozono y
los campos magnéticos oscilantes.
Para que estos productos sean seguros, es necesario el empleo de agentes
desinfectantes en la etapa de lavado. El cloro ha sido utilizado como principal agente pero
hay estudios que indican que no siempre destruye la flora microbiana. Por otro lado las
83
organizaciones de salud y medio ambiente expresaron preocupación por su uso debido
los residuos químicos en el agua de proceso, o por generar compuestos tóxicos para la
salud como los trihalometanos (THM) y cloraminas consideradas tóxicas para el hígado y
el riñón. Se considera por lo tanto los beneficios de otras técnicas como las radiaciones
ionizantes u ozono, antimicrobianos naturales, bacteriocidas, tratamientos térmicos y
otros. (Aguayo Gimenez et al. 2007).
2.7.1 Irradiación
Muchas tecnologías se utilizan, solas o combinadas, para la preservación de alimentos,
sin embargo en la actualidad los manufacturadores se enfrentan a grandes pérdidas. Se
estima que durante el almacenamiento se producen pérdidas anuales de un 10% de los
cereales, un 40 % de frutas y hortalizas y un 75% de legumbres.
La tecnología de la irradiación, considerada como un gran paso en la conservación de
alimentos luego de la pasteurización, se muestra como un camino prometedor para
aumentar la vida útil y asegurar la inocuidad de los alimentos.
Ya en la segunda mitad de siglo XX, EEUU, Rusia, Hungría, Alemania, Holanda, India,
Francia e incluso la Argentina, iniciaban sus estudios y trabajos de investigación
relacionados a la irradiación en alimentos (Parzanese, 2011).
La irradiación de frutas y hortalizas consiste básicamente en un tratamiento físico que
involucra la exposición directa de los alimentos a las radiaciones ionizantes (Lacroix y
Ouattana, 2000) (Fernandes et al. 2012).
Es un tratamiento rápido, no necesita aireación posterior y no deja residuos.
84
Sustituye a los tratamientos químicos y físicos en los procesos de cuarentena para evitar
la invasión de insectos.
Esta tecnología fue aprobada en el año 1981, por un comité organizado por la FAO (Food
and Agriculture Organization) / IAEA (International Atomic Energy Agency) / WHO (World
Health Organization). Estos organismos la consideran un proceso seguro para la
preservación de frutas y hortalizas frescas y mínimamente procesadas (Lacroix y
Ouattana, 2000) (Arvanitoyannis 2009).
En la actualidad, 23 países autorizan la irradiación de alimentos con fines fitosanitarios,
entre los que se encuentran México, Estados Unidos, Australia y Nueva Zelanda.
Los productos irradiados se manipulan de igual manera que aquellos que no reciben el
tratamiento, siguiendo las normas básicas de seguridad alimentaria. Las legislaciones de
todos los países requieren que los alimentos irradiados estén rotulados (Fernández-
García 2014). En la Argentina, es obligatoria la leyenda: “Tratado con energía ionizante” y
el logotipo internacional “Radura”. (Gráfico N°2.7).
Gráfico N° 2.7 Símbolo internacional de irradiación “Radura”
Fuente: FDA 2011. Administración de Medicamentos y Alimentos de los EE.UU. www.fda.gov
Se considera que la irradiación no produce cambios significativos sobre las características
organolépticas y nutricionales de los productos, ni tiene efectos adversos desde el punto
85
de vista toxicológico, ya que el alimento no adquiere radiactividad ni se contamina a
través de este proceso. Debido a esto, los alimentos que son elaborados cumpliendo las
buenas prácticas de manufactura (BPM) y que son tratados con irradiación en su envase
final, se consideran seguros y nutricionalmente adecuados (Gálvez-Ruiz 2005). Su
aplicación se basa principalmente en el hecho de que las radiaciones ionizantes dañan el
ADN, impidiendo la reproducción de microorganismos, gametos de insectos y meristemos
de plantas, sin que se produzcan cambios químicos importantes en los productos.
El reciente interés en estas tecnologías no es solamente para obtener alimentos de alta
calidad con características frescas y mínimamente procesadas, sino también para
proporcionar alimentos con funcionalidades mejoradas, con valor nutricional y
características sensoriales lo más cercanas al producto natural.
2.7.2 Técnicas de irradiación
La irradiación gamma y de electrones ha mostrado ser una herramienta muy útil para
extender la vida pos-cosecha, conservando el aroma, sabor, textura y las propiedades
nutricionales de frutas y hortalizas.
Diferentes tipos de radiación ultravioleta [UV-A (400-315 nm); UV-B (315-280 nm) y UV-C
(280-100 nm)] también se han utilizado con el mismo propósito (Fernandes et al. 2012).
La UV-C se aplica ampliamente como alternativa a la esterilización química y ha sido
aprobada para utilizarse como un desinfectante para el tratamiento de superficie en los
alimentos.
86
A nivel industrial, se utilizan plantas de radiación gamma de cobalto (60 Co), las cuales
son altamente penetrantes o plantas con aceleradores de electrones (Qiu y Netravali
2014).
El propósito para el cual se aplica depende de la dosis utilizada:
a) Dosis Bajas – Dosis menores a 1 kilo Gray (kGy):
- Inhibe la germinación de papas, cebollas, etc. permitiendo el almacenamiento a
largo plazo sin el uso de inhibidores químicos.
- Causa la muerte de insectos, previniendo las pérdidas causadas en el
almacenamiento de cereales, frutos secos, nueces, legumbres, etc. sin la
necesidad de utilizar fumigantes químicos.
- Destruye a parásitos en la comida, amebas (Entamoeba hystolylica), el
protozoario que causa la toxoplasmosis (Toxoplasma gondii), el parásito que
causa la triquinosis (Trichinella spiralis), etc.
- Retrasa el proceso de maduración de las frutas y a estas dosis de radiación el
proceso recibe el nombre de Radicidación (Durán 2011).
b) Dosis Medias – Dosis de 1 a 10 kilo Gray (kGy):
- Reduce las poblaciones de bacterias (Salmonellas, Lactobacillus, etc.), mohos,
levaduras presentes en la superficie y también en el interior de la fruta u
hortaliza. Mejorando de esta manera las posibilidades de almacenamiento.
- Evita la producción de sustancias tóxicas de organismos patógenos como la
Salmonella.
- Se conoce con el nombre de Raditización.
c) Dosis Altas – Dosis de 10 a 45 kilo Gray (kGy):
87
- Destruye o reduce las poblaciones de organismos patógenos, por ejemplo
bacterias como la Salmonella, algunos estafilococos y lactobacilos, incluyendo
el Clostridium Botulinum y también virus.
- Esteriliza frutas y hortalizas envasadas, precocinadas, congeladas, etc.
(Benavides 2012). Es denominada también Radapertización.
La aplicación de la irradiación para frutas y hortalizas, utilizando dosis menores de 1 kGy
o 100 krad (dosis de radiación absorbida) inhibe la germinación, retarda la maduración de
los frutos y elimina la infestación de insectos, así como también logra frenar el brote de la
papa (Mostafavi 2012). Las dosis entre 1 y 3 kGy elimina el moho. La mayoría de frutas y
hortalizas toleran los tratamientos de irradiación a una dosis mínima de 0,25 kGy, sin
experimentar un cambio en su calidad. Una dosis de 2,25 kGy es la dosis óptima para que
las frutas y hortalizas puedan mantener su calidad intacta (pérdida de textura, cambio en
flavour, sabor, maduración acelerada). Las fresas por ejemplo, pueden tolerar dosis tan
altas como 3 kGy. A esta dosis, la infección bactericida se elimina y mantiene la calidad.
Dosis tan débil como 0,04 a 0,74 kGy puede inhibir la germinación de cebolla (Lacroix y
Ouattana, 2000).
2.7.3 Irradiación UV-C
La aplicación de irradiación UV-C es utilizada para controlar bacterias, hongos y
levaduras, que causan descomposición de los vegetales, y microorganismos patógenos
(Salmonella y Escherichia coli). Esto permite mejorar la vida útil y la inocuidad de frutas
frescas enteras, cortadas y sus productos (Oyewale Ajani 2014).
Es un tratamiento post-cosecha que reduce la velocidad de maduración y retrasa la
senescencia de la fruta, induce la acumulación de compuestos bioactivos y reduce
88
algunos desórdenes fisiológicos. Existe la hipótesis de que los tratamientos de estrés
abiótico, como la irradiación UV-C, afectan el metabolismo secundario de los productos
frescos e incrementan la biosíntesis de fitoquímicos antioxidantes, tales como
carotenoides, ácido ascórbico y derivados fenólicos (Márquez Villacorta y Pretell 2013).
La irradiación UV-C produce la activación de mecanismos de defensa natural de la planta
induciendo la biosíntesis de fitoalexinas, incrementando la producción de enzimas como
fenilalanina amonio liasa (PAL) y la actividad de quitinasa. Se sugiere que las dosis
subletales de irradiación podrían estimular procesos vitales dentro de las células,
originando cambios positivos en la homeostasis de las plantas.
Un ejemplo es la hormesis en las plantas, que equivale al efecto de la aplicación de dosis
bajas de un tratamiento biótico o abiótico potencialmente dañino, que induce respuestas
positivas o negativas en los tejidos contra diferentes tipos de estrés (Oyewale Ajani 2014).
La hormesis UV-C ha sido introducida en el manejo postcosecha. Su aplicación retrasa
los procesos de maduración y senescencia. En el sector hortofrutícola es de vital
importancia, ya que reduce las pérdidas postcosecha ocasionadas por desórdenes
fisiológicos, tales como el daño por frío, susceptibilidad al ataque de fitopatógenos, daños
mecánicos y pérdida de firmeza, entre otros.
En un trabajo realizado por investigadores en Perú (2013), se evaluó el efecto de la dosis
de irradiación UV-C y tiempo de almacenamiento sobre a fin de lograr las mejores
características fisicoquímicas, el menor recuento microbiano y el mayor contenido de
antioxidantes en frutas tropicales mínimamente procesadas, como mango (Mangifera
indica) y ananá (Ananas comosus), luego de 15 días de almacenamiento. La dosis de
89
radiación UV-C de 7 kJ/m2 fue efectiva en mango y la de 14 kJ/m2 en ananá, lo que
indicaría la fuerte correlación entre la energía aplicada y las características de la fruta a
procesar (Márquez Villacorta y Pretell 2013).
Otros autores han informado el incremento del contenido de fenoles y flavonoides totales
y capacidad antioxidante (ORAC) cuando se somete mango a irradiación UV-C durante
distintos intervalos de tiempo, aunque se produce una disminución en el contenido de β-
caroteno y ácido ascórbico (González Aguilar 2001). Estos resultados se ven
acompañados por los de otros grupos de investigación que concuerdan en el incremento
de la actividad antioxidante del mango, mejorando además, sus múltiples beneficios para
la salud del consumidor (Fernández-García 2014).
2.7.4 Efectos de la irradiación
La irradiación es un “proceso frío”, no aumenta la temperatura del alimento, con lo cual las
pérdidas nutricionales son mínimas y no significativas si se las compara con otros
métodos de conservación como el secado, la pasteurización o la esterilización por calor.
Tal como sucede con cualquier método de conservación, si las condiciones durante el
tratamiento con radiaciones ionizantes no son las óptimas, se pueden producir cambios
químicos que modifican las características organolépticas y/o nutricionales del alimento.
Para lograr evitar esto es preciso controlar ciertos factores durante la irradiación del
producto, tales como:
a) Dosis de exposición del alimento (Tabla N°2.1)
b) Tipo de alimento
c) Tipo de envase
d) Condiciones de procesamiento (temperatura y tiempo)
90
Dependiendo de su composición cada alimento sufre distintos efectos frente a las
radiaciones. La aplicación de dosis excesivas producen modificaciones del sabor, color y
textura que pueden hacerlo inaceptable para el consumo. Tal es el caso de la aparición de
olores desagradables y sabores rancios, debido a la degradación de ácidos grasos
esenciales insaturados (linoleico, linolénico).
Una manera de minimizar estas alteraciones es mediante el envasado al vacío, en
atmósferas modificadas, el congelado o la incorporación de antioxidantes, a fin de limitar
el oxígeno en el envase y/o disminuir la presencia de radicales libres (UB 2010).
Por otro lado, ensayos con cítricos demostraron que la irradiación y el almacenamiento a
20 °C, preservaron su calidad organoléptica, incrementaron su dulzor y el contenido de
compuestos fenólicos, principalmente los flavonoides.
Una dosis baja de irradiación en combinación con un almacenamiento controlado
(temperatura y humedad relativa óptimas), resulto efectivo en controlar el deterioro de
frutas y hortalizas frescas
Existen tablas básicas de radiaciones recomendadas para el tratamiento de frutas y
hortalizas (Tabla N° 2.1)
La irradiación no modifica el valor nutritivo, aun cuando la dosis es muy elevada. Las
dosis de radiación empleadas en los procesos industriales no ejercen efectos en la
digestibilidad de proteínas o en la composición de aminoácidos esenciales de los
alimentos irradiados.
91
Tabla N° 2.1 Dosis de radiación recomendada
DOSIS (kGy)
PRODUCTO PROPÓSITO MÍNIMA MÁXIMA
Tubérculos, Bulbos, Raíces: Papas, cebollas, ajo, entre otras
Inhibición de brotes durante el almacenamiento 0,05 0,2
Frutas frescas y vegetales: champiñones, mangos, papayas, entre otras.
a) Retrasar el proceso de maduración. 0,01 1,0
b) Prolongar el proceso de vida de anaquel. 0,05 2,5
c) Para tratamiento cuarentenario. 0,15 1,0
Fuente: Durán María Elena 2011. “Conservación de Alimentos por medio de Radiación” Revista Mexicana Universidad USON.
La sensibilidad de las vitaminas hidrosolubles a las radiaciones es muy variada. Depende
de la dosis empleada y estado físico del alimento. La radiación no parece afectar a las
vitaminas del grupo B. En el caso de las vitaminas liposolubles, las vitaminas D y K son
estables y apenas resultan afectadas por las radiaciones, mientras que las vitaminas A y
E son muy sensibles (Gálvez Ruíz 2005).
Entre las principales ventajas del proceso de conservación por irradiación se encuentran:
• Puede ser una excelente alternativa para evitar el uso de sustancias químicas
como fumigantes, antimicrobianos e inhibidores de brotación, ya que posee una
mayor penetración (Benavides et al. 2012).
• Es un tratamiento rápido, no necesita aireación posterior y no deja residuos.
• Sustituye a los tratamientos químicos y físicos en los procesos de cuarentena para
evitar la invasión de insectos.
92
• La irradiación no aumenta la temperatura, puede aplicarse a productos congelados
reduciendo el número de microorganismos patógenos como la Salmonella.
• Aumenta la seguridad para el consumo de alimentos, facilitando el desparasitado
de frutas, hierbas y especias.
• No se producen pérdidas significativas de ningún nutriente al irradiar los alimentos,
con excepción de algunas vitaminas.
Algunas desventajas de la irradiación son:
• Existe falta de información y de difusión de las ventajas y aplicaciones de la
irradiación en alimentos (Benavides et al. 2012).
• Hay una leve pérdida de vitaminas, principalmente de la A y en menor escala de la
B y la E.
• Formación de radicales libres.
2.8 Atmósferas controladas
La atmósfera controlada es un término que se utiliza hasta fines del 2000 para
referirse a cualquiera de los siguientes procesos:
a) Atmósfera controlada
b) Atmósfera modificada
c) Envasado inyectando gas
d) Envasado al vacío
e) Envasado al vacío con película adherida
2.8.1 Atmósfera controlada
La atmósfera controlada es una técnica frigorífica de conservación en la que se interviene
modificando la composición gaseosa de la atmósfera en una cámara frigorífica, en la que
93
se realiza un control de regulación de las variables físicas del ambiente (temperatura,
humedad y circulación del aire). Se entiende como atmósfera controlada (AC) la
conservación de productos hortofrutícolas, generalmente, en una atmósfera empobrecida
en oxígeno (O2) y enriquecida en dióxido carbónico (CO2). En este caso, la composición
del aire se ajusta de forma precisa a los requerimientos del producto envasado,
manteniéndose constante durante todo el proceso.
Esta técnica asociada al frío, acentúa el efecto de la refrigeración sobre la actividad vital
de los tejidos, evitando ciertos problemas fisiológicos y disminuir las pérdidas por
podredumbres. La acción de la atmósfera sobre la respiración del fruto es mucho más
importante que la acción de las bajas temperaturas. Esta atmósfera controlada ralentiza
las reacciones bioquímicas provocando una mayor lentitud en la respiración, retrasando la
maduración, estando el fruto en condiciones latentes, con la posibilidad de una
reactivación vegetativa una vez puesto el fruto en aire atmosférico normal (Ventura –
Aguilar et al. 2011).
2.8.2 Atmósfera modificada
La técnica se basa en el empleo de nitrógeno solo o mezclado con dióxido de carbono, y
en la reducción del contenido en oxígeno hasta niveles normalmente inferiores al 1%.
(Heywood 2004).
La atmósfera modificada se consigue realizando vacío y posterior reinyección de la
mezcla adecuada de gases, de tal manera que la atmósfera que se consigue en el envase
va variando con el paso del tiempo en función de las necesidades y respuesta del
producto.
94
En la técnica del envasado en atmósfera modificada (EAM) se deben tener en cuenta
cuatro componentes básicos: el envase empleado, la mezcla de gases, los materiales de
envase y los equipos de envasado; todos ellos condicionados a su vez por la naturaleza
del producto a envasar.
La composición normal del aire utilizado en el EAM es de 21% de oxígeno, 78 % de
nitrógeno (N2) y menos del 0,1 % de dióxido de carbono. El CO2 es un gas altamente
soluble en agua y con propiedades bacterioestáticas y fungiestáticas, lo que retarda el
crecimiento de hongos y bacterias aeróbicas. El CO2 actúa alargando la fase vegetativa
del crecimiento microbiano. El dióxido de carbono no es totalmente inerte y puede influir
sobre el color, la consistencia y otros atributos de la calidad de las hortalizas (Andrade et
al. 2012).
Las concentraciones de CO2 han de estar comprendidas entre el 20 y 60%, siendo más
efectiva su acción a bajas temperaturas. En el envasado en atmósfera modificada se
procura reducir al máximo el contenido en oxígeno para disminuir el deterioro de los
productos por oxidación. El nitrógeno se caracteriza por ser un gas inerte. La utilización
del N2 evita el colapso de los envases en aquellos casos en los que el producto absorbe
CO2. (Andrade et al. 2012).
Los factores que afectan a la intensidad de estos procesos y las condiciones de
manipulación y comercialización, deben ser tenidos en cuenta para diseñar las
características del sistema: producto-envase-entorno. Por ello, para efectuar el envasado
en atmósfera modificada, debe seleccionarse una película polimérica con características
de permeabilidad adecuadas.
95
El empleo de películas de diferente permeabilidad dará lugar a la formación de atmósfera
de equilibrios distintos y por tanto la evolución de los frutos también será diferente. La
envoltura individual de los frutos con una película retráctil conforma una segunda lámina
externa de protección y una microatmósfera alrededor del fruto. Esta barrera evita la
pérdida de humedad, protege frente a la propagación de podredumbres y mejora las
condiciones higiénicas en la manipulación.
2.8.3 Ambiente controlado
El ambiente controlado implica un control total, no sólo de los gases de la atmósfera sino
también de la temperatura, contenido en humedad relativa, etc., durante las fases de
distribución.
2.8.4 Envasado inyectando gas
El envasado con gas consiste en arrastrar el aire del interior del envase y su sustitución
por otro gas, como dióxido de carbono o nitrógeno. En este envasado, el aire se desplaza
físicamente y puede o no modificarse totalmente la atmósfera interna. En el comercio,
este envasado se usa generalmente para eliminar el oxígeno del interior del envase de
productos granulados de muy baja humedad, como café, o del espacio de cabeza de
productos líquidos sensibles al oxígeno, como zumos (jugos).
2.8.5 Envasado al vacío
El envasado al vacío consiste en la eliminación total del aire del interior del envase sin
que sea reemplazado por otro gas. En el envasado al vacío, existe una diferencia de
presión entre el exterior y el interior del envase. Por tanto, cuando el envase es rígido,
como un envase metálico o de vidrio, el efecto de la diferencia de presión podría acarrear
96
el ingreso de aire o microorganismos. En el caso de envases semirrígidos, la diferencia de
presión puede causar el colapso del envase y el subsiguiente daño al producto al
contactar con él, así como la aparición de fugas. Los alimentos metabólicamente activos
envasados al vacío, como las carnes o ensaladas mixtas, continúan con sus actividades
respiratorias, consumiéndose así la pequeña cantidad de oxígeno presente en los tejidos
del producto, con lo que aumenta el vacío y se produce dióxido de carbono y vapor de
agua (Ventura-Aguilar 2011).
Desde el punto de vista práctico, el envasado al vacío de un producto metabólicamente
activo, se transforma, por tanto, en un envasado en atmósfera controlada. Durante casi
dos décadas, el envasado al vacío ha sido el método de elección para grandes piezas
cárnicas de vacuno y cerdo y es una técnica que se emplea todavía para el envasado de
algunas piezas cárnicas destinadas al comercio minorista.
2.8.6 Envasado al vacío con película adherida
El material de envasado elegido debe ser capaz de mantener constante la mezcla de
gases, impidiendo la entrada de oxígeno y la fuga de dióxido de carbono. Además es
importante que posea las características de antivaho y de permeabilidad. Con la cualidad
del antivaho evitamos que las gotas de agua procedentes del vapor de agua se
condensen en la superficie interna del envase. La soldadura de los envases además de
ser resistentes e impermeables, deben facilitar la apertura de la bolsa.
A continuación se describirán de forma resumida los distintos tipos de películas plásticas
que se emplean actualmente en el envasado de frutas y hortalizas frescas.
97
2.8.6.1 Películas laminadas. Estas películas están conformadas por láminas de diferentes
materiales unidas mediante un adhesivo, en forma de sándwich. Las películas laminadas
ofrecen una mejor calidad de grabado ya que la superficie impresa es incorporada entre
las numerosas láminas que las constituyen y esto evita el desgaste durante la
manipulación. La desventaja de este tipo de películas es que el proceso de elaboración es
caro, lo que hace que este tipo de materiales no sea muy empleado.
Las películas laminadas tienen una excelente calidad de grabado al ser impresas
generalmente por el reverso sobre el polipropileno y embebidas en la película. Suelen
emplearse con productos de baja o media actividad respiratoria, ya que las capas
interfieren en la movilidad del oxígeno hacia el interior del envase (Heywood 2004).
2.8.6.2 Películas construidas. Se caracterizan por ser láminas producidas
simultáneamente que se unen sin necesidad de adhesivo. Son más económicas que las
películas laminadas, sin embargo éstas últimas sellan mejor, pues el polietileno se funde y
se reconstruye de forma más segura.
Las películas construidas son grabadas en la superficie y tienden a desgastarse con la
maquinaria durante el llenado y el sellado. La velocidad de transmisión de oxígeno hacia
el interior del envase es mayor que en las películas laminadas.
2.8.6.3 Películas micro perforadas. Se emplean en aquellos productos que precisan de
una velocidad de transmisión de oxígeno elevada. Se trata de películas que contienen
pequeños agujeros de aproximadamente 40-200 micras de diámetro que atraviesan la
película. La atmósfera dentro del envase es determinada por el área total de
perforaciones en la superficie del envase (Ventura – Aguilar 2011)
98
Las películas micro perforadas mantienen unos niveles de humedad relativa altos y son
muy efectivas para prolongar la vida media de productos especialmente sensibles a las
pérdidas por deshidratación y de deterioro por microorganismos.
2.8.6.4 Membranas micro porosas. La membrana micro porosa se emplea en
combinación con otras películas flexibles. Se coloca sobre una película impermeable al
oxígeno la cual tiene una gran perforación. De esta forma se consigue que todos los
intercambios gaseosos se produzcan a través de la membrana micro porosas, que tiene
unos poros de 0,2-3 micras de diámetro. La velocidad de transmisión de oxígeno se
puede variar cambiando su espesor o modificando el número y tamaño del micro poro que
conforman la membrana (Andrade et al. 2012).
2.8.6.5 Películas inteligentes. Englobadas dentro de los llamados envases activos, son
aquellas que están formadas por membranas que crean una atmósfera modificada dentro
del mismo y que aseguran que el producto no consuma todo el oxígeno del interior y se
convierta en una atmósfera anaeróbica. Estas membranas o películas inteligentes impiden
la formación de sabores y olores desagradables, así como la reducción del riesgo de
intoxicaciones alimentarias debido a la producción de toxinas por microorganismos
anaeróbicos. Estas láminas son capaces de soportar variaciones de la temperatura de
almacenamiento entre 3o a 10oK (velocidad de transmisión de oxígeno) e incrementan la
permeabilidad a los gases mil veces cuando la temperatura aumenta por encima de la
temperatura límite establecida, evitando la aparición de procesos de anaerobiosis
(Heywood 2004).
99
2.8.6.6 Flow- pack. El flow-pack es un sistema de envasado que se aplica a numerosos
productos. El envase está formado por una lámina de film, normalmente polipropileno, que
la máquina conforma y sella para formar el envase. Se caracteriza por una sutura
longitudinal en el centro y sendas suturas en los extremos delantero y trasero. En los
productos hortícolas, este tipo de envase puede emplearse con o sin bandeja, como es el
caso de las fresas y de los pimientos tricolores respectivamente.
La cámara para su elaboración, es construida generalmente con paneles aislantes tipo
sándwich de alta densidad y resistencia mecánica. La cámara debe resistir la diferencia
de presión de 25 milímetros columna de agua (mm.c.w.) entre el interior y el exterior.
(Andrade et al.2012).
2.9 Recubrimientos y películas comestibles (films)
Una alternativa con un gran potencial para la conservación de frutas y hortalizas
frescas es la utilización de recubrimientos comestibles multicomponentes, los cuales
pueden elaborarse con ingredientes básicos adecuados con el fin de brindarle al producto
la protección de barrera deseada.
Se los utiliza también como vehículos para incorporar aditivos, los cuales pueden
proporcionar al producto vegetal funciones más específicas como antioxidantes,
colorantes y antimicrobianos, protegiendo la superficie de los productos vegetales
(Ramos-García et al. 2010). El desarrollo de estas películas y recubrimientos comestibles
aplicados a productos hortofrutícolas, tanto frescos como mínimamente procesados, ha
generado importantes avances respecto a su vida útil.
100
Un recubrimiento comestible (RC) se define como una matriz continua y delgada, que se
forma alrededor del alimento, por medio de la inmersión en una solución formadora del
recubrimiento. Una película comestible (PC) es una matriz preformada y delgada, que
posteriormente será utilizada en forma de recubrimiento del alimento o estará ubicada
entre los componentes del mismo. Las soluciones formadoras de películas y
recubrimientos comestibles, pueden estar constituidas por un polisacárido, por sustancias
de naturaleza proteica, lipídica o por una mezcla de estos, con propiedades fisicoquímicas
adecuadas. Suele agregárseles diferentes sustancias que reducen el crecimiento de
hongos y bacterias y mantienen las propiedades sensoriales (firmeza, brillo, color) de los
productos agrícolas (Maher y Entsar 2013).
El objetivo del uso de hidrocoloides, plastificantes, aditivos y compuestos activos, es de
generar una atmósfera modificada (AM) con la capacidad de controlar la transferencia de
masa representada por solutos, solventes y gases (O2, CO2) (Puligundla 2012).
La principal función del empaque es contener el alimento, además de protegerlo de la
acción física, mecánica, química y microbiológica. El empaque desempeña además un
papel fundamental sobre la conservación, distribución y marketing. Un recubrimiento o
película comestible tiene la capacidad de trabajar sinérgicamente con otros materiales de
embalaje, tal es el caso del recubrimiento comestible a base de almidón de maíz al que se
le adiciona glicerol como plastificante, que es aplicado sobre coles de Bruselas (Murray
2011).
El uso de una película o recubrimiento comestible en la industria alimentaria y
especialmente en productos altamente perecederos, como son las frutas y hortalizas, se
basa en su costo, su disponibilidad, los atributos funcionales, las propiedades mecánicas
101
(tensión y flexibilidad), sus propiedades ópticas (brillo y opacidad), su efecto barrera frente
al flujo de gases, resistencia estructural al agua, a microorganismos y su aceptabilidad
sensorial. Estas características generales se encuentran influenciadas por el tipo de
material usado (matriz estructural, conformación, masa molecular y distribución de
cargas), las condiciones bajo las cuales se preforman las películas (tipo de solvente, pH,
concentración de componentes, temperatura) el tipo y concentración de los aditivos:
plastificantes, agentes entrecruzantes, antimicrobianos, antioxidantes y emulsificantes,
entre otros.
Los films compuestos están constituidos por lípidos e hidrocoloides combinados para
formar una bicapa o un conglomerado (Peelman et al. 2013). En estudios recientes, la
tecnología de producción de películas comestibles y biodegradables se realiza mediante
la combinación de diversos polisacáridos, proteínas y lípidos.
El objetivo principal es aprovechar las propiedades de cada compuesto y la sinergia entre
los componentes implementados, ya que las propiedades mecánicas y de barrera
dependen de los compuestos que integran la matriz polimérica y de su compatibilidad. Los
polisacáridos y las proteínas poseen excelentes propiedades mecánicas y estructurales,
pero por el contrario, presentan una pobre capacidad de barrera frente a la humedad lo
cual puede ser subsanado mediante la incorporación de lípidos de elevados puntos de
fusión tales como la cera de abejas y la cera carnauba (Shiekh et al. 2013).
Los compuestos lipídicos se utilizan en asociación con materiales hidrofílicos para superar
su pobre resistencia mecánica, a partir de la formación de una emulsión o a través de una
laminación de la película hidrocoloide con una capa lipídica homogénea y continua.
102
Las películas (films) basadas en emulsiones son menos eficientes en el control de la
transferencia de agua que las películas bicapa, dado que no logran una distribución
homogénea de los lípidos. Sin embargo, exhiben buena resistencia mecánica y requieren
un sencillo proceso durante su manufactura y aplicación. Por su parte, las películas
multicapa requieren un conjunto de operaciones que dependen del número de
recubrimientos (Rojas-Graü et al. 2009).
Se ha demostrado que cuanto menor sea el tamaño de las partículas o glóbulos de lípidos
y cuanto más homogéneamente estén distribuidos, menor será la permeabilidad al vapor
de agua en las películas basadas en emulsiones. Su permeabilidad al vapor de agua es a
menudo cercana a la que presentan las películas a base de proteínas o polisacáridos.
Existen diferentes biopolímeros usados en el desarrollo de películas y recubrimientos
comestibles, entre los que se destacan el quitosano, goma policaju, galactomananos y
aloe vera (Quintero et al. 2010).
Algunos materiales estudiados en los últimos años, tienen un alto potencial en la industria
porque además de ser películas comestibles, sirven como aditivos de los alimentos que
cubren, actuando como antioxidantes, antimicrobianos, saborizantes y colorantes (UNAL
2011).
2.9.1 Tipos de recubrimientos comestibles
A) Hidrocoloides:
Son polímeros hidrofílicos (contienen grupos oxhidrilos -OH) son de origen vegetal, animal
o microbiano. Producen un elevado aumento de la viscosidad y tienen efectos gelificantes
ya que se disuelven y dispersan fácilmente en agua. Se los utiliza como aditivos en la
103
industria de alimentos, con el fin de espesar, gelificar o estabilizar. Durante los últimos
años se expandió el desarrollo de películas biodegradables utilizando hidrocoloides como
materia prima, debido a que presentan excelentes propiedades mecánicas así como de
barrera frente al O2, CO2 y lípidos. La desventaja es que por ser hidrofílicos permiten el
transporte de humedad. Entre los hidrocoloides más destacados para la formulación de
películas y recubrimientos se encuentran:
Recubrimientos a base de polisacáridos
a) Almidones: su uso en la fabricación de películas y recubrimientos es muy
conveniente ya que son polímeros biodegradables, comestibles y se los obtiene de
fuentes abundantes: maíz, trigo, papa, arroz, etc. Son renovables y de bajo costo.
Su principal función es servir como barrera al O2 y a los lípidos, como también
mejorar la textura.
b) Alginatos: se las puede obtener de diferentes especies de algas, principalmente de
Macrocystis Pyrifera. Presentan la propiedad de formar geles cuando se adicionan
iones calcio (Ca2+) durante la formulación de películas y recubrimientos
comestibles. Sus aplicaciones son variadas ya que poseen buenas propiedades de
barrera frente al O2 y lípidos. Evitan la deshidratación superficial de productos
cárnicos frescos o congelados. Además se los utiliza en recubrimientos de
partículas de café liofilizadas (Parzanese 2010).
c) Pectinas: corresponden a un grupo complejo de polisacáridos estructurales que
están presentes principalmente en las frutas cítricas. Es necesario agregar sal de
calcio (cloruro de calcio) y plastificante para formar películas con este compuesto.
104
Su uso se limita a mejorar el aspecto de algunos productos como frutas secas,
debido a que son altamente permeables al agua.
d) Quitina y Quitosano: Después de la celulosa, la quitina es el polisacárido más
abundante en la naturaleza. Este biopolímero se lo puede obtener del exoesqueleto
de muchos crustáceos, como también está presente en las alas de algunos
insectos, paredes celulares de hongos, algas, y otros. Además, la quitina constituye
la fuente industrial de quitosano más importante ya que mediante un proceso de
desacetilación química o enzimática (eliminación del 50% aproximadamente de sus
grupos acetilos) se convierte en quitosano. En los últimos años el quitosano se
convirtió en el aditivo preferido de alimentos de origen biológico, debido más que
nada a sus propiedades antimicrobianas, a su abundancia en la naturaleza y a su
capacidad para formar películas. Las películas obtenidas con este polisacárido se
distingue de otras por ser transparentes, poseen buenas propiedades mecánicas y
de barrera frente al O2. Con el objetivo de preservar la calidad de frutas y hortalizas
y actuar como agente antimicrobiano, las películas comestibles a base de
quitosano han sido aplicadas en muchos productos, principalmente: frutillas,
pimientos, pepinos, manzanas, peras, duraznos y ciruelas. (Quintero et al. 2010).
e) Carragenanos: Su principal fuente de extracción son las algas rojas como las
especies Chondrus y Gigarina. Para la formación de geles, al igual que los
alginatos, requieren de la adición de sales de calcio. Como resultado se obtienen
películas transparentes, incoloras y de sabor ligeramente salado. Se los aplica
principalmente para retardar la pérdida de humedad de algunas frutas.
105
f) Derivados de la celulosa: Debido a su estructura lineal, los derivados de la celulosa
son considerados buenos agentes formadores de películas. Generalmente estas
películas son sólidas y resistentes a los aceites y a la mayoría de los solventes
orgánicos no polares. Se emplean para controlar la difusión de O2 y CO2, con el fin
de retrasar el proceso de maduración en frutas y vegetales (Parzanese 2010).
Los recubrimientos hechos a base de polisacáridos han sido los más utilizados para
recubrir frutas, debido a sus propiedades mecánicas de adherencia y flexibilidad en la
superficie de los productos hortofrutícolas.
Sobresalen las películas de almidón y quitosano por el gran número de aplicaciones de
este compuesto y porque se ha comprobado que son materias primas de excelentes
resultados en el campo de los alimentos. (Shiekh et al. 2013).
Se formuló en el año 2006, un recubrimiento utilizando tres diferentes polisacáridos:
almidón de maíz, goma guar y pectina con bajo contenido de grupos metoxilo. Se mejoró
la adherencia y la flexibilidad del recubrimiento en la superficie de frutas, al incrementar la
concentración de almidón de maíz. (Galus and Lenart 2013).
La goma guar y la pectina con bajo contenido de metoxilo, muestran adecuada viscosidad
y adherencia en concentraciones elevadas, estos atributos se deben a las propiedades de
los polisacáridos.
Los recubrimientos a base de polisacáridos muestran altos valores de permeabilidad al
vapor de agua y un valor intermedio de permeabilidad al oxígeno. Las películas de este
106
material poseen una mayor elongación e índice de elasticidad en comparación con otras
(Ramos-García et al. 2010).
Recubrimientos a base de proteínas:
a) Caseína: Debido a su naturaleza anfifílica, su estructura desordenada y su
capacidad para formar puentes de hidrógeno, los caseinatos son buenos
formadores de películas emulsionadas. Las películas elaboradas a base de
caseinato presentan características favorables como la transparencia y flexibilidad
para el uso en frutas y hortalizas. Se han desarrollado cubiertas protectoras para
brownies, cubos de chocolate y donuts a base de caseinato de sodio, combinado
con aceite de algodón, soja o maíz y un plastificante (Rojas-Graü et al. 2009).
b) Proteínas del suero lácteo: Las películas elaboradas en base a proteínas del suero
lácteo, son excelentes barreras frente al O2, aunque resultan ser muy frágiles.
Mediante la adición de un agente plastificante, como el glicerol, se descubrió que
sus propiedades mecánicas mejoran considerablemente, lo que solucionó este
inconveniente. Para la fabricación de películas y recubrimientos se empieza de un
concentrado de proteínas al que se aplica calor para su desnaturalización. Tras su
refrigeración se elimina el gas atrapado y se forma el material de envase. Entre sus
principales aplicaciones se encuentra su uso como cobertura en productos
sensibles al oxígeno, evitando su oxidación y prolongando su vida útil (Parzanese
2010).
c) Colágeno: Se trata del mayor constituyente de la piel, tendones y tejidos
conectivos, y se encuentra extensamente distribuido en las proteínas fibrosas de
los animales. Los beneficios que presentan los recubrimientos elaborados a base
107
de colágeno, son evitar la pérdida de humedad y brindar un aspecto uniforme al
producto mejorando sus propiedades estructurales.
d) Zeína: Es una prolamina y es la principal proteína de reserva del maíz. Se
caracteriza por ser un material relativamente hidrofóbico y termoplástico por lo cual
forman películas fuertes, con brillo, resistentes al ataque microbiano e insolubles en
agua. Posee propiedades antioxidantes y capacidad de adhesión (Quintero et al.
2010).
Los recubrimientos y películas elaborados a base de proteínas presentan mejores
propiedades de barrera hacia los gases, sin embargo, debido a su naturaleza hidrofílica,
la resistencia que presentan al vapor de agua es menor. Se ha observado que los
recubrimientos proteicos reducen el oscurecimiento enzimático debido a la barrera al
oxígeno que ofrece este material (UNAL 2011).
Entre las películas poliméricas más investigadas se encuentran las que se basan en
proteínas como colágeno y gluten. Debido principalmente, a que están elaboradas a partir
de materias primas que se obtienen fácilmente. (Quintero et al. 2010).
B) Lípidos
Contrariamente a los hidrocoloides, los lípidos se caracterizan por ser hidrofóbicos y no
poliméricos, presentando excelentes propiedades de barrera frente a la humedad. Los
principales lípidos aplicados a recubrimientos y películas comestibles son las ceras,
resinas, ácidos grasos, monoglicéridos y diglicéridos. La desventaja más importante de
estas sustancias es su escasa capacidad para formar películas, debido a que no poseen
108
suficiente integridad estructural ni durabilidad. No obstante, se los utiliza principalmente
como protectores de frutas. Asimismo, se emplean como soporte de aditivos liposolubles.
Los recubrimientos a base de lípidos son muy eficientes para reducir la deshidratación de
los productos, ya que debido a su baja polaridad, presentan escasa permeabilidad al
vapor de agua. En algunas ocasiones, se ven limitados por su mala apariencia. Debido a
esto, se los mezcla comúnmente con polisacáridos (Ramos-García et al. 2010).
Actualmente, la mayoría de los recubrimientos y películas comestibles contienen glicerol,
con el fin de garantizar mayores propiedades de barrera a la pérdida de agua.
C) Compuestos
Como su nombre lo indica, las películas y recubrimientos compuestos son formulados
mediante la combinación de hidrocoloides y lípidos, con el fin de aprovechar las ventajas
funcionales que presenta cada uno y reducir las características desfavorables. Según la
ubicación de los lípidos respecto a los hidrocoloides, los recubrimientos y películas
compuestas pueden ser de 2 tipos:
• Laminados: consisten en la superposición de una capa lipídica sobre una de
hidrocoloides, formando una bicapa. De esta manera, se logra una distribución
homogénea de los lípidos para controlar satisfactoriamente la transferencia de agua.
• Emulsiones: se trata de mezclas heterogéneas de lípidos dentro de una matriz de
hidrocoloides, obtenidas por emulsión o microemulsión. Las películas y recubrimientos
elaborados por este tipo, son menos eficientes a la transferencia de humedad ya que
no se logra una distribución homogénea de los lípidos (Parzanese 2010).
109
2.9.2 Nuevos biopolímeros implementados en el desarrollo de películas y
recubrimientos comestibles
a) Quitosano
Es un polisacárido que ofrece un amplio potencial de aplicación en la industria alimentaria
debido a sus propiedades fisicoquímicas particulares, tales como: biodegradabilidad y
biocompatibilidad con los tejidos humanos. No es tóxico y posee propiedades
antimicrobianas y antifúngicas. Estos aspectos lo hacen de vital interés para la
preservación de alimentos y las tecnologías emergentes (Quintero et al. 2010).
El quitosano se obtiene del exoesqueleto de crustáceos (cangrejo y cáscaras de camarón)
mediante la desacetilación parcial de la quitina (Ramos-García et al. 2010). Su actividad
fungicida ha sido reportada en varios estudios, inhibiendo el crecimiento de los hongos
causantes de enfermedades en la postcosecha. Esta inhibición se manifiesta
especialmente en el crecimiento micelial y esporulación o en ambos estados de desarrollo
(Maher y Entsar 2013). Es hidrofílico, biocompatible, biodegradable y posee una afinidad
notable con las proteínas.
Poseen propiedades funcionales como mucoadhesión, capacidad filmogénica,
hemostáticos, promotores de absorción, actividad antimicrobiana, anticolesterolémica y
antioxidante (UCM 2010, Shiekh et al. 2013). Estas propiedades funcionales han
promovido su utilización en diversos campos como la agricultura, industria y medicina. En
la industria alimentaria se puede utilizar como ingrediente funcional y como fibra
alimentaria.
110
Las películas compuestas formadas por dos hidrocoloides tales como: almidón de maíz-
quitosano plastificadas con glicerina, poseen mejores propiedades mecánicas
(elongación) y permeabilidad al vapor de agua, en contraste con membranas
desarrolladas con solo uno de los componentes estructurales (Rojas-Raü 2009). Esto se
debe al resultado de las interacciones entre los grupos hidroxilo del almidón y los grupos
amino del quitosano. La mezcla conserva sus propiedades antibacterianas, las cuales
dependen de su grado de desacetilación (UChile 2007).
El efecto fungicida del quitosano está relacionado con la concentración utilizada, el peso
molecular y grado de desacetilación del mismo. Este biopolímero se adhiere a la
membrana plasmática de los hongos mediante interacciones electrostáticas entre las
cargas positivas del quitosano y las negativas de los fosfolípidos de membrana. Una vez
adherido, causa una filtración a través de la membrana hasta llegar al citosol provocando
la muerte celular. (Shiekh et al. 2013).
Los recubrimientos con quitosano forman una cubierta en la superficie de los frutos,
actuando como barrera mecánica para proteger al fruto de infecciones causadas por
hongos como Rizophus stolonifer, Botrytis cinerea y Alternaria alternata durante el
almacenamiento (Maher y Entsar 2013), reduciendo su incidencia hasta en un 60% (Park
1999).
b) Goma Policajú
Se obtiene a partir de la goma exudada del árbol de marañón (Anacardium occidentale
L.). Son polisacáridos de cadena larga con características hidrofílicas que al dispersarse
en el agua fría o caliente produce soluciones o mezclas viscosas. La industria de
procesamiento de alimentos, aprovecha de sus propiedades físicas, especialmente su
111
viscosidad y su estructura coloidal (Pasquel 2001). Posee propiedades emulsificantes,
estabilizantes, espesantes, gelificantes y favorece la capacidad para la dispersión de
gases en sólidos o líquidos. Su humectabilidad y tensión superficial han permitido su uso
en el recubrimiento de manzanas en concentraciones no menores a 1,5% de goma
policajú (Quintero et al. 2010). Este polisacárido se utiliza también en el recubrimiento de
mango fresco (Mangifera indica) determinándose que la goma policajú evita la pérdida de
agua del producto (Durango et al. 2011).
c) Xilanos y Mananos
Los xilanos y mananos son polisacáridos abundantes en las paredes celulares de plantas.
Debido a sus propiedades de barrera, durabilidad mecánica y comportamiento térmico así
como su biodegradabilidad, se los considera como polímeros esenciales para su
aplicación como materiales de envasado de alimentos (Mikkonen y Tenkanen 2012). Otra
característica importante es el hecho de que no son nutrientes energéticos para el
hombre, lo cual los hace doblemente beneficiosos y posibles sustitutos del almidón
Los xilanos y mananos son el tipo más común de polisacáridos después de la celulosa.
Se biosintetizan de árboles y plantas. Los xilanos son las hemicelulosas principales de las
angiospermas (plantas con flores) y forman parte de los tejidos lignificados de pastos y
cereales. Otras fuentes de obtención son la caña de azúcar y la cáscara de los cereales,
así como la pulpa secundaria derivada de maderas duras (Murray 2011).
d) Galactomananos:
Son hidrocoloides que han generado mucho interés debido a su capacidad para
estructurar matrices. Se encuentran almacenados como polisacáridos de reserva, se los
extrae de semillas y su estructura polimérica se encuentra influenciada principalmente por
112
la proporción de unidades de manosa / galactosa en la cadena principal (Rojas-Graü et al.
2009).
Los galactomananos son heterolisacáridos compuestos por una cadena principal de
manosas con una sola rama de galactosa enlazada. Difieren unos de otros por la relación
manosa / galactosa (M / G). Estas gomas en su mayoría se las obtienen a partir del
endospermo de semillas dicotiledóneas de numerosas plantas, en particular de la familia
Leguminosae (Cerqueira et al. 2011).
La gran ventaja de los galactomananos es su capacidad para formar soluciones muy
viscosas a concentraciones relativamente bajas que son afectadas ligeramente por el pH,
la fuerza iónica y el calor. La viscosidad de los galactomananos suele permanecer
constante a lo largo un amplio rango de pH: (1 – 10), principalmente por el carácter
neutral de sus moléculas. Sus propiedades tampoco cambian con la fuerza iónica.
La viscosidad y la estabilidad de las soluciones de galactomananos tras el
almacenamiento, dependen del tiempo y la temperatura utilizada durante la formación de
la película y preparación de la solución. El calentamiento de los galactomananos en
temperaturas superiores a 60 ºC proporciona una alta viscosidad inicial (Rojas–Graü et al.
2009).
Los tres principales galactomananos de importancia comercial en la industria alimentaria
son: la goma guar (GG), la goma de tara (TG) y la goma de algarroba (LBG).
Sin embargo, la industria exige la introducción de fuentes de semillas alternativas. En
algunos casos, los galactomananos se han utilizado en mezclas binarias con otros
113
polisacáridos tales como: goma de xantano, agar y carragenano, para la formación de
geles (Cerqueira et al. 2011).
Las mezclas preparadas a partir de galactomananos, colágeno y glicerol, poseen
diferentes grados de humectabilidad. Y han sido utilizadas por su capacidad de adherirse
y distribuirse homogéneamente en frutos de mango y manzana recubiertos. La mezcla
con: 0.5% de galactomamanos, 1.5% de colágeno y 1.5% de glicerol presentó las mejores
características. (UPV 2010).
e) Aloe Vera:
Se trata de un gel extraído de la pulpa de la sábila (Aloe barbadensis Miller). Ha recibido
un especial interés por la capacidad de actuar como recubrimiento y poseer buena
actividad antioxidante debido a la presencia de compuestos de naturaleza fenólica entre
sus fitoquímicos.
Se ha demostrado que el aloe vera genera reducciones en el crecimiento del micelio de
Penicillium digitatum, Botrytis cinerea y Alternaria alternata en concentraciones de250 ml
de gel por litro de solución (Durango et al. 2011).
f) Aditivos - Aceites Esenciales:
En la actualidad, se han utilizado los aceites esenciales como aditivos en las
formulaciones de recubrimientos comestibles. La incorporación de aceites esenciales
como: anís, cardamo y tomillo en películas, cubiertas o empaques, inhibe el desarrollo de
hongos, bacterias y levaduras en varios productos alimenticios (Wihodo y Moraru 2013).
114
Los aceites esenciales son una mezcla de componentes volátiles, producto del
metabolismo secundario de las plantas que comprende terpenos, alcoholes, ésteres,
aldehídos y compuestos fenólicos. Estas sustancias son en parte responsables del aroma
característico de plantas y frutos. La actividad antifúngica de los aceites esenciales se
asocia al contenido de monoterpenos fenólicos especialmente en tomillo, orégano y clavo.
Su mecanismo de acción está asociado con la capacidad de interactuar con el citoplasma
del patógeno y su modo de acción parece estar estrechamente relacionado con la
solubilidad de cada compuesto (Peelman et al. 2013). Las cubiertas comestibles con
quitosano y romero, y a base de quitosano y aceite de ajo, han demostrado buenos
resultados en el control de microorganismos. Los aceites esenciales de hojas de
albahaca, mejorana, menta, romero y salvia, raíces de cálamo y valeriana, corteza de
canela, cedro y sándalo, de la cáscara de algunas frutas como del limón, mandarina y
naranja o en frutos de anís, cardamomo, eneldo e hinojo, san sido también evaluados
(Wihodo y Moraru 2013).
La combinación de quitosano y ácido oleico ha presentado también efectos fungicidas y
bactericidas. Además, es un método alternativo para extender la vida de anaquel de
algunas hortalizas, ya que reduce su respiración, la pérdida de peso y mantiene su color
(Wihodo y Moraru 2013).
2.9.3 Proceso de formación y aplicación de recubrimientos y películas comestibles
Para que los recubrimientos comestibles (RC) o películas comestibles (PC) sean
eficientes en la conservación y empaque de frutas y hortalizas, es de vital importancia que
su proceso de fabricación y su posterior aplicación se lleven a cabo apropiadamente.
115
Tanto para su obtención como para su aplicación, existen varias técnicas, pero todas
deben respetar o cumplir con las 5 etapas principales (Ver Gráfico N° 2.8)
Gráfico N° 2.8 Etapas principales para la obtención de recubrimientos y películas
comestibles
INICIO
FORMULACIÓN Y OBTENCIÓN DE RC (Eliminación del solvente, solidificación de la mezcla,
gelificación, extrusión, coacervación)
APLICACIÓN DE LA MATRIZ COMESTIBLE (Sobre la superficie del producto)
ADHESIÓN A LA SUPERFICIE DEL ALIMENTO (Del material que compone la PC ó RC)
FORMACIÓN DEL RC O PC (Sobre la matriz alimentaria)
ESTABILIZACIÓN DE LAS CAPAS DE RC O PC (Secado, calentamiento, enfriamiento, coagulación)
FIN
a) Formulación y obtención de los recubrimientos mediante la técnica adecuada
(eliminación del solvente, solidificación de la mezcla, gelificación, extrusión,
coacervación).
b) Aplicación de la matriz comestible sobre la superficie del producto.
c) Adhesión del material que compone el recubrimiento o la película a la superficie
del alimento.
116
d) Formación del recubrimiento comestible (RC) sobre la matriz alimenticia, cuando
se trata de película comestible (PC), ya están constituidas cuando se aplican al
producto, por ser premoldeadas.
e) Estabilización de las capas del RC o de la PC mediante secado, calentamiento,
enfriamiento o coagulación, lo cual depende tanto de la técnica elegida para la
aplicación, como también de la formulación del recubrimiento o película comestible
(Parzanese 2010).
2.9.4 Métodos de aplicación de recubrimientos y películas comestibles
Actualmente, existen varios métodos para la correcta aplicación de las matrices
comestibles sobre frutas y hortalizas. Los recubrimientos comestibles (RC) se diferencian
de las películas comestibles (PC) por el modo en que son aplicados. Las técnicas de
Inmersión o Spray se utilizan para RC y el Casting para PC.
a) Inmersión: consiste en la aplicación de las matrices comestibles sumergiendo a la
f}ruta u hortaliza en la solución filmogénica preparada. Se utiliza especialmente en
aquellos productos con forma irregular y que requieren de una cobertura uniforme y
gruesa. Es importante que la fruta u hortaliza utilizada esté previamente lavada y
secada, y que una vez retirada de la solución, se drene el excedente de solución
para lograr un recubrimiento uniforme.
b) Spray: esta técnica se basa en la aplicación de la solución filmogénica presurizada.
Permite obtener recubrimientos comestibles más finos y uniformes. Se utiliza en
productos de superficie lisa y para la separación de componentes de distinta
humedad.
117
c) Casting: mediante esta técnica se obtienen películas premoldeadas. Consiste en la
obtención de una dispersión uniforme compuesta por proteínas, polisacáridos o
lípidos; plastificante y agua. Se la vierte sobre una placa de acero inoxidable,
donde se la deja secar para la formación de la película. La velocidad de secado
junto con la temperatura y humedad son condiciones determinantes para la calidad
final (transparencia, consistencia, propiedades mecánicas). Una vez finalizado el
secado, se obtiene una película de gran tamaño, la cual es fraccionada para ser
aplicada sobre frutas u hortalizas. (Sánchez Villanueva et al. 2011).
2.9.5 Efectos de los recubrimientos y películas comestibles
Las películas y los recubrimientos comestibles se han usado en la conservación de
alimentos durante siglos. Desde el siglo XII, las civilizaciones han utilizado capas de cera
como un método para alargar la vida útil de los alimentos (Jooyandeh 2011). El objetivo
principal era evitar la pérdida de humedad y mantener la calidad y la textura durante el
almacenamiento. Hoy en día, las ceras continúan usándose en la conservación de frutas y
hortalizas para extender su vida útil. Aunque se prefieren otros materiales como el
quitosano, otros polisacáridos y lípidos.
A un recubrimiento comestible que envuelve a la fruta u hortaliza se lo puede consumir
como parte de la misma, son biodegradables (Figueroa et al. 2011). Su principal función
es mantener la calidad de los productos recubiertos, evitando la pérdida de humedad,
provocando una modificación de la textura, turgencia, retarda los cambios químicos que
pueden afectar el color, aroma o valor nutricional y actúa como barrera al intercambio de
gases que puede influir en gran medida en la oxidación de lípidos, vitaminas y pigmentos.
118
Además mejora la estabilidad microbiológica y aumenta la integridad mecánica de frutas y
hortalizas (Liu et al. 2013).
El espesor de una película comestible es típicamente 2-10 milésimas de pulgada (0,05 a
0,25 mm). Uno de los propósitos principales de las películas comestibles a base de
biopolímeros es controlar la transferencia de múltiples compuestos que incluyen gases,
aromas, aceites y vapor de agua dentro o fuera de la fruta u hortaliza, preservando la
calidad de los productos. Deben ser resistentes y flexibles para soportar las fuerzas
experimentadas durante la manipulación y el procesamiento (Jooyandeh 2011).
Gráfico N° 2.9 Propiedades funcionales de un recubrimiento comestible en frutas y
hortalizas frescas
Fuente: Falguera et al. 2011. Edible films and coatings: structures, active functions and trends in their
use. Universidad de Lleida.
Las frutas climatéricas tienen una vida en anaquel muy corta, la solución idónea para
preservar la calidad organoléptica, comercial, microbiológica y nutritiva de los productos
hortofrutícolas y satisfacer las crecientes exigencias de los mercados internacionales,
consiste en mejorar los tratamientos post recolección (Figueroa et al. 2011). En este
sentido, se aplican recubrimientos comestibles como alternativa para mantener la calidad 119
de frutas y hortalizas, ya que mejora su apariencia y prolonga la vida comercial debido a
la reducción de humedad y de pérdida de peso.
De acuerdo a estudios realizados se pueden enumerar diferentes efectos físicos y
fisiológicos obtenidos en las frutas. El color es el principal criterio utilizado por los
consumidores, los recubrimientos en frutas pueden crear una atmósfera modificada entre
la película y la superficie de las mismas y evitar la degradación de la clorofila. Se ha
reportado que el uso de películas de quitosano tiene un efecto benéfico, mejorando la
calidad organoléptica y la apariencia visual de frutas y hortalizas (Onay et al. 2011).
El mecanismo principal de pérdida de humedad en frutas y hortalizas, es la difusión del
vapor de agua. Las películas sobre la superficie de frutas y hortalizas actúan como
barreras a la difusión de vapor de agua, lo que se traduce en menor pérdida de humedad.
Se han reportado disminuciones de hasta 50% en la pérdida de humedad para frutas y
hortalizas recubiertas con películas comestibles, a base de metilcelulosa (Salarbashi et al.
2014).
Entre las principales ventajas del uso de los recubrimientos y películas comestibles se
encuentran:
• Pueden ser ingeridos por los consumidores.
• Actúan como barrera de gases y evitan la deshidratación.
• Disminuyen los desechos de envasado, ya que a un alimento al cual se aplica un
recubrimiento o película comestible requiere de embalajes más simples.
• Regulan el intercambio de gases como O2, CO2 y de vapor de agua.
• Mejoran las características físicas (textura) de frutas y hortalizas.
120
• Prolongan la vida útil de alimentos mínimamente procesados a través del control
sobre el desarrollo de microorganismos y de los cambios fisicoquímicos y
fisiológicos.
• Mejoran las características nutricionales y organolépticas de frutas y hortalizas.
• Pueden regular distintas condiciones de interfase o superficiales del alimento, a
través del agregado de aditivos como antioxidantes, agentes antimicrobianos,
nutrientes, etc. (Ramos et al. 2012).
Los recubrimientos a base de lípidos, son los que mejores resultados han dado en
poscosecha. Mediante su utilización se reduce la respiración, deshidratación y mejora el
brillo de frutas y hortalizas. Aquellos que están formados únicamente por lípidos son muy
frágiles y friables, por lo que se aplican en combinación con una matriz de soporte no
lipídica. Carnauba, cera de abeja, parafina, salvado de arroz y candelilla son los más
apropiados para la combinación con otros lípidos o polisacáridos (Pérez Gago et al.
2008).
El hecho de que sean comestibles y biodegradables los posiciona en ventaja sobre los
materiales sintéticos de envasado convencionales. Sin embargo, la aplicación industrial
de esta tecnología todavía gira en torno a una mayor investigación científica. Se continúan
estudiando los mecanismos de formación de films, en un intento de optimizar el
rendimiento tanto del producto y el proceso, así como de las formulaciones más óptimas
para cada producto (Mahalik and Mambiar 2010).
121
Gráfico N° 2.10 Transferencias controladas por recubrimientos y películas comestibles
Fuente: Ramos L. Oscar et al. 2012. Edible films and coatings from whey proteins: formulation, mechanical and bioactive properties. Universidad Católica Portuguesa.
El estudio y desarrollo de películas y cubiertas biodegradables, se ha convertido en una
alternativa de conservación de grandes alcances, debido a que en una sola formulación
se pueden conseguir diferentes propiedades funcionales no solamente para la
preservación del alimento, sino también para otorgar a las frutas y hortalizas un valor
agregado nutricional con biopolímeros incorporados y con capacidad para prevenir
enfermedades (Siracusa et al. 2008). Con su incorporación se podría eliminar la adición
de conservadores químicos y/o sintéticos y en un futuro reducir la necesidad de
refrigeración y el coste de almacenamiento por el uso de atmósferas controladas (Ramos
et al. 2012).
122
Fotografías de recubrimientos comestibles
Fuente: UNAL 2014. Universidad Nacional de Colombia. www.unal.edu.co
123
Consideraciones Finales
Como se mencionó en reiteradas oportunidades las frutas y hortalizas juegan un rol
fundamental en la dieta mediante el suministro de nutrientes, como agua, vitaminas,
minerales, hidratos de carbono y bajas proporciones de lípidos y proteínas, pero por sobre
todo aportan fitoquímicos que modulan funciones metabólicas específicas. Estas
sustancias poseen diversas actividades biológicas, tales como hipoglucemiantes,
hipocolesterolemiantes, antioxidantes, entre otras funciones, sobre las que ya existen
suficientes evidencias científicas que indican que estos metabolitos secundarios son
beneficiosos para la salud en la prevención de enfermedades crónicas y degenerativas.
De hecho ciertas frutas y hortalizas, debido a la concentración de sus fitoquímicos son
consideradas nutracéuticos o alimentos funcionales.
Si bien se conoce el impacto positivo del consumo de frutas y hortalizas en la dieta, las
mismas no son incorporadas en cantidad suficiente; y principalmente en las sociedades
occidentales, la ingesta diaria de frutas y hortalizas está muy lejos de las cantidades
mínimas recomendadas por los organismos mundiales de salud.
El procesado de frutas y hortalizas intenta en el tiempo, revertir la tendencia del bajo
consumo. Por ende, la industria alimentaria suma esfuerzos en el desarrollo de
tecnologías a fin de obtener productos que lleguen al consumidor con la calidad
adecuada, y en presentaciones cada vez más tentadoras y prácticas que favorezcan su
inclusión en la dieta.
124
Hoy en día se encuentran en las bocas de expendio desde el producto fresco (primera
gama), pasando por los productos enlatados (II gama), los refrigerados y congelados (III
gama) hasta el producto mínimamente procesado (cuarta gama) y el mínimamente
procesado cocido (V gama), lo cual da al consumidor una mayor oferta de elección y la
posibilidad de incorporar a la dieta los fitoquímicos beneficiosos para la salud.
Para lograr la diversidad de productos que hoy se ofrecen, se aplican tecnologías
desarrollas a lo largo de los siglos así como también otras nuevas e innovadoras, que
aseguran la presencia de frutas y hortalizas a lo largo del año preservando su calidad,
aspecto y atractivo.
Debido a que las frutas y hortalizas son altamente perecederas, mediante la tecnología
del sector se logra, a partir del producto escaldado, las conservas: enlatados y encurtidos,
productos deshidratados, refrigerados y congelados, así como aquellos procesados
mediante nuevas tecnologías (altas presiones, irradiación, atmósferas modificadas,
recubrimientos y películas comestibles) preservarlos en el tiempo para favorecer y
promover su consumo.
Particularmente las nuevas tecnologías como las películas y recubrimientos comestibles
ofrecen una valiosa alternativa, al presentar excelentes atributos de biodegradabilidad y
conservación e inocuidad para el medio ambiente, lo cual incrementa la aceptabilidad por
el mercado cumpliendo ampliamente con las intenciones de promover del consumo de
frutas y hortalizas.
125
En lo particular, es importante que cada uno actúe como educador y promotor de hábitos
saludables, fomentando la ingesta de una dieta rica en frutas y hortalizas y en lo que a los
organismos gubernamentales respecta, es fundamental fortalezcan las políticas
nacionales y regionales que se llevan a cabo en promoción del consumo así como el
desarrollo tecnológico de la industria frutihortícola.
126
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