UNIÓN EUROPEA
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“Una manera de hacer Europa”
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INSTITUTOS TECNOLÓGICOS DE LA RED IMPIVA
PROGRAMA DE I+D PARA INSTITUTOS TECNOLOGICOS
ACTUACIÓN 1: PROYECTOS DE I+D PROPIA
MEMORIA DE ACTUACIÓN JUSTIFICATIVA
TÍTULO DEL PROYECTO: Desarrollo de las metodologías para la elaboración de productos cárnicos probióticos. SOLICITANTE:
NIF: G-46421988
NOMBRE: ainia
Nº EXPEDIENTE:
IMIDIC/2010/207
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Objetivo. Incluirá la justificación de la necesidad, nivel tecnológico y grado de innovación.
Además,una especial mención a la justificación del carácter no económico de las actividades
realizadas.
El consumo excesivo de grasas se ha relacionado con el aumento del riesgo de obesidad,
enfermedades coronarias y ciertos tipos de cáncer. Diversas organizaciones (OMS, 2003;
USDA, 2000) están promoviendo llevar una dieta baja en grasas saturadas y colesterol,
como método de prevención de enfermedades cardiovasculares, lo que constituye una de las
principales causas de mortalidad en todo el mundo.
El sector cárnico tradicionalmente ha tenido una imagen de productos poco saludables,
derivada principalmente del contenido y perfil graso, por lo que tanto la industria cárnica
como el sector científico, están emprendiendo un esfuerzo por mejorar las características
nutricionales de los mismos y, como consecuencia, mejorar su imagen y adaptarse a las
necesidades del mercado.
Las características nutricionales de los productos cárnicos, pueden ser mejoradas mediante
la eliminación de componentes considerados perjudiciales para la salud o mediante
sustitución o adición de otros ingredientes considerados más saludables (Arihara, 2006,
Jiménez-Colmenero, 2007).
La mayoría de estudios dentro del sector cárnico se centran en la modificación del contenido
en grasa y ácidos grasos (Ayo et al., 2007) dada su asociación con enfermedades
cardiovasculares, algunos tipos de cáncer, y obesidad (Fernández-Ginés et al. 2005) y en la
adición de ingredientes funcionales tales como fibra, procedente de diferentes fuentes como
soja, trigo o cítricos (García et al. 2002), proteínas vegetales, ácidos grasos
monoinsaturados y poliinsaturados (Valencia et al., 2006), etc.
En relación a la modificación de la fracción lipídica diferentes estrategias han sido llevadas a
cabo, como la sustitución parcial o total de la grasa animal por aceite vegetal o de pescado.
Como ejemplos se citan la incorporación de aceite de oliva en salami (Severini et al, 2003),
aceite de linaza (Ansorena y Astiasarán, 2004), aceite de oliva (Muguerza et al., 2002), o
aceite de soja en embutidos crudo-curados (Muguerza et al., 2003a), aceite de girasol y
zumo de tomate en salchichas cocidas bajas en grasa (Yilmaz et al 2002), o aceite de
pescado rico en ácidos grasos n-3 en productos cárnicos crudo-curados (Valencia et al.,
2006;).
Otra estrategia empleada para la modificación del perfil de ácidos grasos de los productos
cárnicos es el empleo de frutos secos en su formulación (Jiménez-Colmenero et al., 2003),
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sustitución de grasa animal por nueces en salchichas tipo Frankfurt (Ayo et al., 2007), o
adición de salvado, entre otros, en productos cocidos (Yilmaz, 2004).
Por último otro tipo de estrategia ha sido la modificación de la dieta de los animales con
objeto de conseguir materias primas más saludables (Sárraga et al., 2007, Hoz et al, 2004).
Sin embargo, la modificación del perfil lipídico en productos cárnicos crudo-curados plantea
una gran dificultad en cuanto a la tecnología de elaboración y características físico-químicas
(Muguerza, et al., 2004b) debido a la importante función que esta fracción tiene en la calidad
de estos productos (Muguerza et al., 2004b).
Sumado a las dificultades tecnológicas, uno de los potenciales problemas de la sustitución de
grasa animal por otros tipos de grasas es la aceleración de los procesos oxidativos, debido a
un incremento de los ácidos grasos insaturados (Muguerza et al, 2004b). Por otra parte los
cambios en la composición de los productos, conllevan modificaciones en las características
sensoriales del producto, lo que generalmente disminuye la aceptabilidad del consumidor.
Estudios recientes apuntan la posibilidad de desarrollo de productos cárnicos probióticos
(Arihara, 2006; Pennacchia et al., 2004) que confieren efectos beneficiosos en la salud.
Hace más de un siglo que se relacionó el gran consumo de bacterias presentes en leches
fermentadas con una forma de modular la flora intestinal y evitar así enfermedades. Desde
entonces, se han realizado gran cantidad de trabajos dirigidos a conocer en mayor
profundidad dichas bacterias llamadas probióticos, a las que se definen como
“microorganismos que ingeridos en y/o como alimentos mejoran el balance de la flora
intestinal” (Salminen 1999).
Los microorganismos más comúnmente empleados como probióticos son las bacterias ácido
lácticas de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium, aunque existen también otros
tipos de microorganismo con dicha capacidad, tales como levaduras de la especie
Saccharomyces (Psomas et al. 2003, Buts 2005).
Entre los efectos beneficiosos a la salud atribuibles a microorganismos probióticos se
encuentran (Gill y Warner, 2004) la mejora de la flora intestinal, estimulación/modulación
de la inmunidad de la mucosa intestinal, reducción de reacciones inflamatorias o alérgicas,
protección por competencia con microorganismos patógenos y disminución de los niveles
de colesterol sanguíneo.
Respecto a la mejora del perfil lipídico en sangre, las primeras referencias se remontan a
más de 40 años, cuando Shaper et al. (1963) y posteriormente, Mann (1974) observaron
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que hombres guerreros de las tribus Samburu y Maasai mostraban reducidos niveles de
colesterol sanguíneo tras consumir grandes cantidades de leche fermentada con cepas de
Lactobacillus. Desde entonces, se ha investigado el potencial efecto hipocolesterolémico de la
leche y productos fermentados con Lactobacillus y Bifidobacterium. Así pues, diversos
autores han realizado estudios de la mejora en los niveles de colesterol sérico tras el
consumo de productos lácteos (Harrison y Peat, 1975, Hepner et al., 1979, Schaarmann et
al. 2001).
Las bacterias ácido lácticas han sido empleadas habitualmente en la producción de productos
cárnicos crudo-curados, con fines de seguridad y estabilidad microbiológica, tecnológicos y
económicos; sin embargo, algunas de estas bacterias seleccionadas pueden aportar
beneficios probióticos (Ammor y Mayo, 2007; Arihara, 2006). La incorporación de
probióticos, o al menos el estudio de las propiedades derivadas desde un punto de vista
funcional es relativamente reciente. En 1997 Hugas et al. propusieron la incorporación de
bacterias ácido-lácticas como probióticos en embutidos crudo-curados, en vista de la
capacidad de estas bacterias de adherirse a la pared intestinal, su inocuidad y su
compatibilidad con este tipo de productos (Hugas et al. 1997, Salim Ammor et al. 2007). En
1998 Arihara et al. elaboraron embutidos crudo-curados inoculados con diferentes cepas
probióticas del grupo Lactobacillus acidophilus, obteniendo una resistencia al ácido y bilis y
una capacidad de fermentación adecuada (actuando como cultivo iniciador) para el caso de
L. gasseri. Posteriormente Pennacchia et al. (2004) y Klingberg et al. (2005) identificaron y
seleccionaron diferentes cepas de Lactobacillus adecuadas para su empleo como probióticos
a partir de embutidos crudo-curados.
EL objetivo general del presente proyecto es mejorar las características nutricionales
de los productos cárnicos, concretamente aquellas directamente relacionadas con las
enfermedades cardiovasculares como la hipercolesterolemia, a través de la incorporación de
bacterias probióticas con capacidad de modificar el perfil lipídico en sangre una vez el
producto haya sido consumido.
Adicionalmente se pretende validar las mejoras obtenidas desde el punto de vista sensorial y
de estabilidad durante el almacenamiento/consumo del producto. De esta forma se
obtendrán evidencias objetivas de los principales aspectos a valorar por la industria
productora y por el consumidor final (aceptabilidad sensorial y vida útil).
A continuación se describen los objetivos particulares necesarios para alcanzar el objetivo
general arriba expuesto:
- Selección de bacterias probióticas con capacidad de asimilar colesterol y/o de
hidrolizar sales biliares una vez estas se encuentren en el organismo humano.
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- Selección del producto cárnico a ensayar en base a sus características y proceso de
elaboración.
- Desarrollo de productos cárnicos probióticos, con unas características organolépticas
y de estabilidad similares a los productos tradicionales.
- Validación del producto final desde el punto de vista sensorial
- Validación del producto final desde el punto de vista de estabilidad durante su
periodo de comercialización/consumo.
La innovación del proyecto radica en:
- Uso de bacterias probióticas para la reducción del efecto no saludable de las grasas
como alternativa a los métodos habituales basados en la reformulación de los
productos.
- La conservación (a priori) del sabor tradicional del producto, y por tanto una posible
mejor aceptación por parte del consumidor, al ser una estrategia que no implica
cambios importantes en la formulación ni en el procesado del producto.
- Generar nuevos conocimientos acerca del empleo de bacterias probióticas en
productos cárnicos, su comportamiento/compatibilidad en el producto y su
procesado, así como su influencia en las características finales del producto.
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Resultados previstos en la memoria técnica presentada junto con la solicitud.
Con la ejecución de este proyecto los resultados esperados son:
• Generar conocimientos en cuanto al empleo de bacterias probióticas en
productos cárnicos, con el objeto de que dicha estrategia pueda ser implantada
en un futuro a nivel industrial.
• Desarrollar productos cárnicos cuyo consumo tenga efectos beneficiosos en la
salud, concretamente relacionados con el riesgo cardiovascular.
• Desarrollar productos cárnicos saludables/funcionales con unas características
organolépticas y de estabilidad similares a los productos tradicionales.
• Consolidar la línea de trabajo en el Centro Tecnológico ainia basada en el empleo
de bacterias para la mejora nutricional de los alimentos.
Resultados obtenidos en el período. En su caso, justificación y aclaración de las desviaciones
respecto a los previstos.
A continuación se detallan los resultados principales obtenidos en el proyecto:
Tarea 1. Selección del producto cárnico en estudio
El estudio se ha llevado a cabo en salchichón (producto cárnico crudo-curado) por tres
motivos principales:
Tarea 2. Obtención de las bacterias
A partir de datos bibliográficos que indican la relación existente entre el consumo de cepas
probióticas y la disminución de los niveles de colesterol en sangre, se seleccionaron
diferentes cepas de bacterias lácticas comerciales (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus
casei y Bifidobacterium) para la ejecución del presente estudio.
Tarea 3. Ensayos para determinar la aptitud funcional de las bacterias en condiciones óptimas
Mediante esta tarea se han realizado una serie de ensayos con el fin de evaluar el potencial
de las cepas probióticas para reducir los niveles de colesterol. Para ello, se ha tenido en
cuenta los mecanismos y ensayos de asimilación del colesterol descritos en la bibliografía
para los microorganismos probióticos. Por un lado, la presencia de la actividad enzimática
hidrolasa de sales biliares (BSH) y por otro lado la asimilación de colesterol.
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Tarea 4. Ensayos para determinar la aptitud tecnológica de las bacterias potencialmente funcionales Para establecer la aptitud tecnológica de las bacterias potencialmente funcionales, se han realizado curvas de crecimiento de los microorganismos en función de los principales parámetros físico-químicos del proceso de elaboración y curación del producto, como el pH y la temperatura. Tarea 5. Selección de las bacterias potencialmente funcionales: verificación de la aptitud funcional en las condiciones del proceso de elaboración del producto cárnico en estudio.
Teniendo en cuenta la participación de cultivos iniciadores en el proceso de elaboración de
embutidos, se consideró pertinente ensayar la competencia entre las bacterias con
funcionalidad positiva y los cultivos iniciadores.
Tarea 6. Puesta a punto de la metodología para la elaboración del producto cárnico en estudio
La información obtenida en la caracterización de los salchichones comerciales (tarea 1) fue
tomada como patrón a la hora de definir la formulación de los salchichones modelos sobre
los que se realizó el estudio en tareas posteriores. Por otro lado, dichos productos modelo
también sirven como referencia para contrastar las posibles mejoras nutricionales
conseguidas en el producto a lo largo de la experimentación.
Para definir la formulación de los salchichones modelo fue necesario llevar a cabo diversos
ensayos experimentales (probando diferentes porcentajes de materia prima y preparados
comerciales de aditivos), así como también testando diferentes variables del proceso de
elaboración (tiempo de reposo y fermentación de la masa cárnica, ciclo de tiempos y
temperaturas durante el secado-maduración).
Para poder controlar la correcta evolución del producto, se pesaron las piezas y se analizó la
actividad de agua y pH de forma periódica. Al final del proceso se caracterizaron las piezas
con objeto de evaluar la desviación con respecto a los salchichones comerciales.
Tarea 7. Diseño del plan experimental Una vez verificada la aptitud funcional y tecnológica de las bacterias (Tarea 3 y 4), se
procedió a constatar tales capacidades, esta vez, sobre el producto cárnico en estudio.
El plan experimental se llevó a cabo mediante la ejecución de 2 series de ensayos. En su
diseño se establecieron dos grupos distintos de producto: salchichón con bacterias
probióticas (A) y salchichón control (B). A su vez se establecieron tres lotes dentro del grupo
A con el objetivo de analizar el comportamiento de las bacterias seleccionadas frente a la
presencia y ausencia de “starters”.
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Tarea 8. Elaboración de los productos cárnicos crudo-curados con las bacterias seleccionadas
• En la primera serie de ensayos se ha llevado a cabo un total de dos lotes de producto
(1 lote de muestra con combinación de una cepa probiótica (LA5) + starters, y 1 lote
de muestra sin cepa probiótica + starter, para ser tomada como control).
Tarea 9. Caracterización de los productos obtenidos
A lo largo del proceso de secado-maduración se han analizado diferentes parámetros
tecnológicos (peso, pH, actividad de agua, aparición de flora superficial o interna) indicativos
de la adecuada evolución de los productos cárnicos crudo-curados (Roncalés, P., 1994).
Evidenciándose que no existen diferencias significativas en cuanto a la evolución de los
diferentes lotes, es decir, la introducción de bacterias no modifica el proceso de secado-
maduración ni la evolución de las características físico-químicos del salchichón.
Al final del proceso de secado-maduración, se ha llevado a cabo una caracterización de los
diferentes productos obtenidos, con el objetivo de evaluar la influencia de la introducción de
bacterias probióticas en las características sensoriales, nutricionales, físico-químicas, de
estabilidad y tecnológicas. A continuación se indican los resultados obtenidos para las
muestras obtenidas en la serie 1 y 2 de ensayos. Los parámetros analizados se indican a
continuación:
1) tecnológicos: pH, actividad de agua, humedad, color CIELab 2) sensoriales: calidad e intensidad del aroma, enranciamiento, textura en boca, color,
aceptabilidad general y presencia de defectos.
3) microbiológicos: Para llevar a cabo la caracterización microbiológica del producto se han considerado dos
aspectos fundamentales: la estabilidad microbiológica del producto a fin de evaluar la
presencia de microorganismos alterantes del producto, y el análisis de la implantación de
las bacterias inoculadas en los productos (cultivos iniciadores y cepa probiótica).
4) químicos:
Composición centesimal (Métodos oficiales de análisis de alimentos, AMV, EDICIONES,
1994).Concretamente los parámetros analizados han sido: Humedad, Grasas totales,
Proteínas, Ceniza, Energía, Colesterol y Perfil de ácidos grasos.
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Tarea 10. Análisis de resultados. Ajuste de variables
Las cepas estudiadas han demostrado tener capacidad para asimilar el colesterol (Tarea
3), además de ser compatibles con las características y proceso de elaboración de
productos cárnicos curados fermentados (Tarea 4).
Por otro lado, en la Tarea 9 se ha comprobado que dichas bacterias no modifica el
proceso de secado-maduración ni la evolución de las características físico-químicos del
salchichón, así como la composición química y nutricional final del mismo. Tampoco se
modifica el perfil microbiológico del salchichón, correspondiendo la población
microbiológica mayoritaria a bacterias ácido lácticas (responsables de la fermentación de
los productos) ni los parámetros tecnológicos del mismo. Por todo ello, no se modifican
las características sensoriales del producto ni los procesos oxidativos habituales de estos
productos, que les confieren sus características especiales, por lo que no resulta
necesario cambiar el proceso de elaboración industrial.
En la serie 1 de ensayos se detectó que la adición de starters comerciales interfería, por
posible competencia, en la implantación de las bacterias lácticas ensayadas. Por este
motivo se modificó el plan experimental y se diseño la serie 2 de ensayos en la que se
decidió no usar starters con objeto de suprimir la posible interferencia con las bacterias
añadidas.
Tarea 11: Estudios sensorial de los productos desarrollados.
Se ha llevado a cabo la aceptación sensorial de los salchichones resultantes de la serie 2
de ensayos:
a) salchichón cepas A:
b) salchichón cepas B:
Para ello, se ha realizado un test de aceptabilidad basado en un cuestionario hedónico
(medida de atributos sensoriales en escalas hedónicas y cuestiones cerradas). Dicho test
se ha basado en evaluar los atributos de apreciación (evaluados en escalas de 1-9
puntos): valoración global, aspecto, color, olor, sabor, y textura en boca.
Los tests sensoriales han sido realizados en el Laboratorio de Análisis Sensorial de
consumolab (Valencia y Madrid) que sigue la Norma UNE 87004:1979 (Guía para la
instalación de una sala de cata).
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La experiencia indica que un producto que recibe una puntuación de 4-5, sobre una
escala de 9 puntos es un producto mediocre que debe ser mejorado, mientras que un
producto que recibe una puntuación cercana a 7 puede ser considerado como muy bien
apreciado por los consumidores. Ambos productos resultaron muy bien valorados por los
consumidores, ya que obtuvieron una nota media de valoración global de (a) 6,47 y (b) 6,27
en una escala de 9 puntos.
Tarea 12: Estudios de estabilidad durante el almacenamiento y consumo.
Tres lotes de muestra de salchichón A y B fueron loncheados, envasados a vacío y
almacenados durante 4 meses en condiciones de refrigeración a 6ºC con objeto de
observar diferencias frente al salchichón control (sin bacterias añadidas).
Los parámetros analizados fueron: grado de oxidación de las grasas (TBA),
parámetros microbiológicos de estabilidad, supervivencia de las bacterias añadidas, y
características sensoriales a través de una cata interna.
Los salchichones almacenados muestran un perfil microbiológico normal. Por tanto,
los productos elaborados según la metodología diseñada previamente son
considerados estables desde el punto de vista microbiológico.
Tarea 13: Análisis de resultados. Conclusiones.
Las cepas estudiadas tienen capacidad para asimilar el colesterol y son compatibles
con las características y proceso de elaboración de productos cárnicos curados
fermentados. La introducción de dichas bacterias no modifica el proceso de secado-
maduración ni la evolución de las características físico-químicos del salchichón, así
como la composición química y nutricional final del mismo. Tampoco se modifica el
perfil microbiológico del salchichón, correspondiendo la población microbiológica
mayoritaria a bacterias ácido lácticas (responsables de la fermentación de los
productos) ni los parámetros tecnológicos del mismo. Por todo ello, no se modifican
las características sensoriales del producto ni los procesos oxidativos habituales de
estos productos, que les confieren sus características especiales, por lo que no es
necesario cambiar el proceso de elaboración industrial.
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Acciones de difusión realizadas.
A continuación se muestran las imágenes gráficas de las acciones de difusión llevadas a cabo por ainia en relación al proyecto:
1- Ficha informativa para el 5º Congreso internacional de diseño, tecnologías e ingeniería de producto (INDITEC), celebrado entre el 3 y 6 de noviembre en Feria Valencia
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2- Nota de prensa publicada en Tecnoalimentaria (02/12/09)
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3- Ficha informativa publicada en la web de ainia (22/11/10)
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