Origen del Control de calidad en alimentos

La protección del consumidor en materia de adulteración o falsificación de comida representa una de las primeras formas de regulación de los gobiernos sobre los comerciantes. Hace más de 4.000 años, alrededor del año 2.500 a.C., las leyes de Moisés y las leyes egipcias contemplaban la prevención de la contaminación de la carne, mientras que hace unos 2.000 años la India regulaba la prohibición de adulteración de los cereales y las grasas comestibles. La misma Biblia, en el Antiguo testamento, prohibía el consumo de carne de animales que no fueran sacrificados intencionadamente para su consumo, e incluía otros preceptos que hoy son la base de la dieta Kosher.

También en las culturas china, griega y romana existen escritos que mencionan pesos y medidas reglamentados de los alimentos y otros productos básicos. Por ejemplo, los autores de la Grecia clásica se refirieron al control de la cerveza y la inspección de vinos en la ciudad de Atenas para asegurar, decían, su “pureza” y su “solvencia”. Por otro lado, el escritor y político romano Catón el Viejo propuso un método para determinar si se estaba comprando vino aguado.

En la Edad Media, con la formación de los gremios comerciales, que tenían una poderosa influencia en el comercio en Europa, se evolucionó en el control de calidad de los alimentos. Los gremios establecían unas pautas de calidad de los productos para asegurar la honestidad e integridad de sus miembros y por lo tanto poder ejercer presión ante el intrusismo. Por ejemplo, en 1419, se publicó una proclama prohibiendo la adulteración o mezcla de vino de diferentes áreas geográficas, y en 1649 se promulgó un estatuto de la Commonwealth para regular la calidad de la mantequilla.

Más tarde, en el siglo XVII y XVIII, la química se empezó a usar como una herramienta de análisis para controlar la adulteración de la comida. Los fundamentos científicos establecidos entonces han perdurado hasta hoy, ya que la adulteración no ha variado mucho desde entonces, sólo ha cambiado el grado y el nivel de sofisticación del fraude y las técnicas analíticas concretas para detectarlo.

El control de calidad en los alimentos siempre ha tenido sus momentos más oscuros en periodos de escasez, en los que la elevada demanda permitía a los comerciantes ofrecer productos de menor calidad a precios desorbitados.

¿Qué es el Control de Calidad? (Análisis de alimentos)

Es la utilización de parámetros tecnológicos, físicos, químicos, microbiológicos, nutricionales y sensoriales para lograr que un alimento sea sano y sabroso con el objetivo de proteger al consumidor, tanto del fraude como de su salud. 

La importancia de la calidad alimentaria

Las pérdidas que puede causar hoy en día a una empresa un producto rechazado o retirado del mercado hacen que el control de calidad sea indispensable. El factor de calidad más importante de los alimentos procesados es la seguridad y la confiabilidad, seguido de la apetitosidad y el precio apropiado. 

La exposición a los peligros en la cadena de suministro alimentaria es inevitable. Aunque se puedan minimizar, siempre existen riesgos (físicos, químicos, microbiológicos), y conocer los factores que lo determinan en cada fase de la cadena contribuye a asegurar que se implemente un sistema de calidad efectivo y global. (Buenas prácticas)

En base a las propiedades cualitativas y cuantitativas de un alimento se establecen estándares con respecto a la composición del producto, las reacciones deteriorantes esperadas, el envase utilizado, la vida útil requerida y el tipo de consumidores al que va dirigido. Los estándares se establecen en leyes y reglamentos alimentarios relacionadas con la comercialización, la producción, el etiquetado, los aditivos que pueden ser utilizados, los suplementos dietéticos, las prácticas generales de fabricación, el Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos (APPCC), etc.

Escoger un plan de muestreo u otro depende de las características que estén siendo evaluadas:

• Si la propiedad que se mide es una medición por atributos "pasa/no pasa"

• Si la propiedad que se mide es una medición por variables y además se tiene la certeza que la propiedad se distribuye de forma normal, entonces se puede optar por un Plan de muestreo por Variable.

• Si la propiedad que se mide es una medición por variable y no se tiene la certeza que la propiedad se distribuye de forma normal, entonces se puede optar por un Plan de muestreo por atributos.

Selección de plan de muestreo para un alimento

Se deben considerar los siguientes aspectos:

• Tipo de producto

• Características que se van a examinar

• La finalidad del examen, para, de este modo, poder definir el numero de muestras que hay que colectar

• Como conservar y transportar la muestra

El muestreo consiste en separar una serie de muestras representativas del lote para someterlas a análisis microbiológico o fisicoquímico. En el área de alimentos se recomienda emplear planes de muestreo simple. Sin embargo el muestreo doble presenta la ventaja de dar una segunda oportunidad de aceptación del lote. Además, tiene la ventaja que si en la primera muestra se acepta el lote, es más económico.

Ejemplo: Diagrama general para definir y documentar un sistema de muestreo: (página 79, Cuadro 2.13)

1. Objeto del muestreo: Leche entera pasteurizada

2. Objetivo del muestreo: Realizar una inspección del producto final

3. Características que hay que evaluar: 

"Alimento" toda sustancia, elaborada, semielaborada o bruta, que se destina al consumo humano, incluyendo las bebidas, el chicle y cualesquiera otras sustancias que se utilicen en la fabricación, preparación o tratamiento de los alimentos, pero no incluye los cosméticos ni el tabaco ni las sustancias utilizadas solamente como medicamentos. 

Bromatología: Esta ciencia también es conocida como ciencia de los alimentos. Es la disciplina que abarca el estudio de los alimentos desde todos los puntos de vista posibles: composición, estructura, función, valor nutritivo, características higiénico-sanitarias, fabricación, calidad, almacenamiento, conservación, análisis y legislación.

El análisis químico se clasifica en dos métodos:

1. Métodos químicos clásicos: Son los métodos más antiguos e involucran generalmente la aplicación de una reacción química en la que interviene el constituyente que se desea determinar.

• Métodos de análisis gravimétrico: Se fundamentan en el hecho de que la determinación del analito se alcanza midiendo directa o indirectamente su masa.

• Métodos de análisis volumétrico: Los cuales se basan en la medida exacta del volumen de una solución que contiene suficiente reactivo para reaccionar completamente con el analito.

2. Métodos instrumentales: Constituyen un conjunto de procedimientos basados en la medición instrumental de alguna propiedad físico-química del sistema estudiado.

Determinación de Sólidos totales

Todos los alimentos, cualquiera que sea el método de industrialización a que hayan sido sometidos, contienen agua en mayor o menor proporción. Las cifras de contenido en agua varían entre un 60 y un 95% en los alimentos naturales. En los tejidos vegetales y animales, puede decirse que existe en dos formas generales: “agua libre” Y “agua ligada”. 

• El agua libre o absorbida, que es la forma predominante, se libera con gran facilidad. 

• El agua ligada se halla combinada o absorbida. Se encuentra en los alimentos como agua de cristalización (en los hidratos) o ligada a las proteínas y a las moléculas de sacáridos y absorbida sobre la superficie de las partículas coloidales. 

Métodos:

• • Método por secado de estufa - Método por secado en estufa de vacío - Método de secado en termobalanza - Método de destilación azeotrópica - Método de Karl Fischer.

Método por secado de estufa

Los métodos de secado son los más comunes para valorar el contenido de humedad en los alimentos; se calcula el porcentaje en agua por la perdida en peso debida a su eliminación por calentamiento bajo condiciones normalizadas.

Procedimiento: 

Pesar de 2 a 3 g de muestra en un pesafiltro con tapa (previamente pesado después de tenerlo a peso constante 2 hrs. a 130°C aprox.). Secar la muestra en la estufa 2 hrs. a 100- 110°C. Retirar de la estufa, tapar, dejar enfriar en el desecador y pesar tan pronto como se equilibre con la temperatura ambiente. Repetir hasta peso constante.

Determinación de ceniza

Las cenizas de un alimento son un término analítico equivalente al residuo inorgánico que queda después de calcinar la materia orgánica. Las cenizas normalmente, no son las mismas sustancias inorgánicas presentes en el alimento original, debido a las perdidas por volatilización o a las interacciones químicas entre los constituyentes.

Métodos:

• • Método de cenizas totales en seco

  • Determinación cenizas en húmedo

  • Determinación de minerales: Determinación de cloruros (Método de Mohr), Determinación de hierro (Métodos AOAC 944.02),  Determinación de calcio.

Método de cenizas totales en seco

La determinación en seco es el método más común para cuantificar la totalidad de minerales en alimentos y se basa en la descomposición de la materia orgánica quedando solamente materia inorgánica en la muestra, es eficiente ya que determina tanto cenizas solubles en agua, insolubles y solubles en medio ácido.

Procedimiento:

Colocar a peso constante un crisol 2 hrs. aproximadamente en la mufla a 600°C. Pesar de 3 a 5 g de muestra en el crisol (la muestra no debe sobrepasar la mitad del crisol) previamente pesado. Calcinar la muestra, primeramente con un mechero en la campana hasta que no se desprendan humos y posteriormente meter a la mufla 2 hrs. cuidando que la temperatura no pase de 550ºC. Repetir la operación anterior si es necesario, hasta conseguir unas cenizas blancas o ligeramente grises, homogéneas. Enfriar en desecador y pesar. 

Determinación de lípidos

El contenido total de lípidos se determina comúnmente por métodos de extracción con disolventes orgánicos (Soxhlet, Goldfish, Mojonnier), sin embargo también puede cuantificarse por métodos de extracción que no incluyen disolventes (Babcock, Gerber) y por métodos instrumentales que se basan en propiedades físicas o químicas de los lípidos (infrarrojo, densidad y absorción es rayos X).

Métodos:

• Método de Soxhlet - Método de Golsfish - Método por lotes - Método Bligh-Dyer - Método de Rose-Gottlieb - Método de Gerber - Método de Mojonnier.

Método Soxhlet: 

Es una extracción semicontinua con un disolvente orgánico. En este método el disolvente se calienta, se volatiliza y condensa goteando sobre la muestra la cual queda sumergida en el disolvente. Posteriormente éste es sifoneado al matraz de calentamiento para empezar de nuevo el proceso. El contenido de grasa se cuantifica por diferencia de peso (Nielsen, 2003).

Procedimiento:

• Colocar a peso constante un matraz bola de fondo plano con perlas o piedras de ebullición en la estufa a 100ºC, aproximadamente 2 hrs. Pesar de 4 a 5 g de muestra sobre un papel, enrollarlo y colocarlo en un cartucho de celulosa, tapar con un algodón (No apretar el algodón contra la muestra) y colocar el cartucho en el extractor.

• Conectar el matraz al extractor, en el que se debe encontrar el cartucho con la muestra, y posteriormente conectar éste al refrigerante. (No poner grasa en las juntas). Agregar dos cargas del  disolvente (generalmente éter etílico) por el refrigerante y calentar el matraz con parrilla a ebullición suave. Para verificar que se ha extraído toda la grasa, dejar caer una gota de la descarga sobre papel filtro, al evaporarse el disolvente no debe dejar residuo de grasa.

• Una vez extraída toda la grasa, quitar el cartucho con la muestra desengrasada, seguir calentando hasta la casi total eliminación del disolvente, recuperándolo antes de que se descargue. Quitar el matraz y secar el extracto en la estufa a 100ºC por 30 min., enfriar y pesar.

Determinación de Proteína

En el trabajo de rutina se determina mucho más frecuentemente la proteína total que las proteínas o aminoácidos individuales. 

Métodos:

• Método de Kjeldahl, Absorción a 280 nm, Método de Biuret, Método de Lowry, Método turbimétrico, Unión de colorantes.

Método de Kjeldahl

El procedimiento de referencia Kjeldahl  determina la materia nitrogenada total, que incluye tanto las no proteínas como las proteínas verdaderas (Aurand et al, 1987).

Procedimiento:

• Digestión: Pesar de 0.1-0.2g de muestra e introducir en un tubo de Kjeldahl, y agregar 0.15g de sulfato de cobre pentahidratado, 2.5g de sulfato de potasio o sulfato de sodio y 10 mL de ácido sulfúrico concentrado. Accionar la trampa de succión de gases antes de que se produzcan éstos. Calentar hasta total destrucción de la materia orgánica, es decir hasta que el líquido quede transparente, con una coloración azul verdosa. Una vez finalizada la digestión, sin retirar la unidad de evacuación de gases, colgar el portatubos para enfriar. (Descomposición del amoniaco a sulfato de amonio)

• Destilación: En un matraz Erlenmeyer de 250 mL adicionar (según se indique) 50 mL de HCl 0.1N y unas gotas de indicador rojo de metilo .1% o bien 50 mL de ácido bórico 4% con indicadores Conectar el equipo de destilación y esperar unos instantes para que se genere vapor. Colocar el tubo de digestión con la muestra diluida y las sales disueltas en un volumen no  mayor de 10 mL de agua destilada, en el aparato de destilación cuidando de introducir la alargadera hasta el fondo de la solución. (liberación del amoniaco)

Presionar el botón blanco para adicionar sosa al 36% (hasta 40 mL aproximadamente). Colocar la palanca de vapor en posición “ON” hasta alcanzar un volumen de destilado en el matraz Erlenmeyer de 100-150mL, lavar la alargadera con agua destilada, recoger el agua de lavado sobre el destilado. Una vez finalizada la destilación, regresar la palanca de vapor a la posición original.

• Titulación: Titular el exceso de ácido (en el caso de recibir el destilado en HCl 0.1N) con una solución de NaOH 0.1 N. En el caso de recibir con ácido bórico, con una solución de HCl 0.1N. (cantidad de amonio)

Determinación de carbohidratos

La fibra dietética se define como los polisacáridos y lignina que no son digeridos por enzimas humanas (Lee y Prosky, 1995).

Métodos:

• • Carbohidratos totales: Método fenol-sulfúrico

  • Polisacáridos: Extracción selectiva de almidón, Cuantificación de almidón, Análisis de pectinas

  • Determinación fibra dietética

  • Azúcares en solución: Carbohidratos solubles totales, Carbohidratos reductores

Carbohidratos totales - fibra

Los métodos (AOAC 985.29, 993.21, Horwitz, 2005) se fundamentan en aislar la fracción del interés con la precipitación selectiva y después determinar su peso. Una muestra gelatinizada de alimento seco, desengrasado se digiere enzimáticamente con alfaamilasa, amiloglucosidasa y proteasa para hidrolizar al almidón y la proteína. El contenido total de la fibra de la muestra se determina agregando etanol al 95% a la solución para precipitar toda la fibra. La solución entonces se filtra, se recupera, se seca y se pesa, el residuo se reporta como fibra. (Prosky et al, 1984, Prosky et al, 1985)

Una forma de determinar por deducción el % Carbohidratos, una vez determinado sus otros componentes:

100 % alimento = % AGUA + % ST

ST = %P + %G + %CZ + %CH

%CH = %ST - %P - %G - %CZ

Determinación del Aporte calórico

Representa la energía térmica necesaria para incrementar la  temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado a  una presión normal de una atmósfera. De acuerdo a la Normativa CODEX 2, en el etiquetado de los alimentos podemos ver su aporte energético  indicado en kilocalorías por cada 100 gramos o por porción y una  kilocaloría (1000 calorías).

Determinación de la Semaforización

De acuerdo al RTE INEN 022 - Reglamento Rotulado Productos Alimenticios procesados.

Leche cruda

Es el producto de la secreción normal de las glándulas mamarias, obtenida a partir del ordeño integro de vacas sanas, sin adición ni sustracción alguna, exento de calostro y libre de materias extrañas a su naturaleza, destinado al consumo en su forma natural o la elaboración posterior. 

Alteraciones sin reacción de microorganismos:

• Sabores provenientes de la alimentación de la vaca.

• Sabores provenientes del ambiente y de los utensilios.

• Sabores generados en la conservación

• Sabor rancio: hidrólisis grasa por acción de las lipasas, liberan ácidos grasos de olores fuertes y sabores amargos.

• Sabor oxidado: oxidación grasas “sabor a cartón”

Alteraciones con reacción de microorganismos (m/o)

• •  Sabor a malta: bacterias lácticas “sabor a cocido”

  •  Sabores amargos: bacterias proteolíticas, levaduras.

  •  Sabor a papa: Pseudomonas graveolens – Tª bajas.

  • Sabor a medicamentos: Aeobacter aerogenes – agua de lavado.

Acidificación: m/o que alteran la lactosa (fermentación acidificante) a Tº 15-35ºC.

Fermentación láctica:  inhibe el crecimiento m/o  proteolíticos en medios poco ácidos  o neutros ocasionan la putrefacción.

Análisis para verificación de su calidad, de acuerdo a la NTE INEN 009.

• Prueba de mastitis - Prueba de la reductasa  - Prueba del alcohol - Densidad relativa - Materia grasa - Acidez titulable - Sólidos totales - Cenizas totales - Proteína.

• N = Negativo(No Infectado). No hay espesamiento de la mezcla 

• T= Trazas (Posible Infección). Ligero espesamiento de la mezcla. 

• 1= Positivo Débil (Infectado). Definido espesamiento de la mezcla, pero sin tendencia a formar gel 

• 2= Positivo Evidente (Infectado). Inmediato espesamiento de la mezcla con ligera formación de gel. 

Carne de animales de abasto

Tejido muscular estriado en fase posterior a su rigidez cadavérica (post-rigor), comestible, sano, y limpio e inocuo de animales de abasto que mediante la inspección veterinaria oficial antes y después del faenamiento son declarados aptos para consumo humano. 

La estructura de la carne está compuesta por fibra muscular acompañada o no de tejido conjuntivo elástico, grasa, fibras nerviosas, vasos linfáticos y sanguíneos de las especies animales autorizadas para el consumo humano

Faenamiento: Es todo el proceso desde que el animal ingresa al matadero hasta su pesaje en canales y otras partes comestibles y no comestibles.

Conversión del músculo a Carne: Durante este proceso, ocurren tres fases:

1. Pre-rigor: fase que se presenta después del sacrificio en donde el músculo es flácido, flexible, blando y con un pH cercano a 7.0

2. Rigor mortis: luego de que el flujo de sangre en el animal cesa, la principal reserva de energía (glucógeno) se transforma en ácido láctico, generando un descenso en el pH  entre 5.4 - 6.0, un músculo rígido y encogido (rigidez cadavérica). La duración de esta etapa depende del tipo músculo y del animal. Para bovinos puede durar de 10 a 24 h, en cerdo de 4 - 8 h, y aves de entre 2 - 4 h.

3. Maduración: Se logra una recuperación parcial de las características de textura iniciales, bajo unas condiciones de refrigeración o estimulación eléctrica, en las dos etapas anteriores, esto permite un músculo blando y jugoso, al cual se le denomina CARNE que se obtiene al alcanzar un pH aproximado de 6.4, posterior a las 72 horas.

Una inadecuada práctica ante mortem y el sacrificio , pueden producir dos efectos en la carne conocidos como CARNE PSE y DFD (inglés).

• Carne DFD (oscura, fibrosa y seca). La condición DFD se encuentra más a menudo en la carne de bovino; el pH está entre 5,8 y 6,5 debido a los bajos contenidos de glucógeno al momento del faenamiento; es más oscura por su menor capacidad de reflejar la luz, es dura y más sensible a la contaminación bacteriana.

• Carne PSE (pálida, suave, exudativa). La condición PSE se encuentra más a menudo en la carne de porcino; el pH baja bruscamente y se mantiene por debajo de 5,5 debido a la transformación del glucógeno en ácido láctico; es pálida, suave y exudativa debido a la desnaturalización de las proteínas musculares que pierden su capacidad de retención de agua.

Frutas y Hortalizas

Frutas: Define al «fruto, infrutescencia, la semilla o las partes carnosas de órganos florales que hayan alcanzado un grado adecuado de madurez y sean propias para el consumo humano».

Hortalizas y verduras: Comprende aquellas partes de los vegetales que, en estado fresco, sin desecar al aire, crudas, cocidas, conservadas o preparadas de diversas formas, sin extracción de componentes esenciales, se utilizan directamente para el consumo humano, con excepción de los frutos procedentes de los árboles frutales.

Conserva vegetal: Producto elaborado a base de las partes comestibles de hortalizas, legumbres o frutas, conservado por medios físicos, exclusivamente

Las principales causas de alteración son la autólisis y el ataque microbiano. La autólisis consiste en la digestión del alimento por enzimas presentes en sus tejidos que se liberan cuando las membranas celulares pierden su integridad. El ataque microbiano se acrecienta cuando el alimento se encuentra en unas condiciones óptimas para su desarrollo.

Grasas y Aceites

• Grasas y aceites comestibles. Son productos alimenticios aptos para el consumo humano, constituidos por glicéridos de ácidos grasos, de origen vegetal o animal, obtenidos mediante un proceso industrial. Podrán contener pequeñas cantidades de otros lípidos, tales como fosfátidos, de constituyentes insaponificables y de ácidos grasos libres naturalmente presentes en las grasas o aceites. Las grasas son sólidas o semisólidas a temperatura ambiente, mientras que los aceites son líquidos a temperatura ambiente. A una grasa también se la conoce con el nombre de Manteca. 

• Grasas y aceites vírgenes. Son las grasas y aceites vegetales comestibles obtenidos, sin modificar la naturaleza del aceite, obtenidos por procedimientos mecánicos, por ejemplo, extrusión y prensado, y por aplicación únicamente de calor. Podrán haber sido purificados por lavado, sedimentación, filtración y centrifugación únicamente 

• Grasas y aceites refinados. Son las grasas y aceites vegetales o animales sometidos a procesos físicos y químicos con el fin de liberarlos de olores, sabores, colores y contaminantes desagradables.

Alteración de grasa y aceites comestibles

• • Acidificación: La acidificación se produce por procesos hidrolíticos de naturaleza química o enzimática (lipasas) que conducen a la ruptura de los enlaces éster de los triglicéridos y a la consiguiente liberación de ácidos grasos. Los ácidos grasos libres son los responsables del grado de acidez de las grasas. Una acumulación de ácidos grasos libres, es decir, un excesivo grado de acidez, puede dar lugar a sabores desagradables y, además, favorece los procesos oxidativos. (REFINADO)

  • Autooxidación: afecta fundamentalmente a los ácidos grasos libres. Cuanto mayor sea el número de ácidos grasos con dobles enlaces, menor será el punto de fusión de la grasa y mayor facilidad de alteración de la misma existirá

Cereales

Son plantas de la familia de las poáceas cultivadas por su grano. Los cereales son una fuente importante de nutrientes, suministrando aproximadamente un 50%  de los requerimientos diarios de carbohidratos y actuando como la principal fuente de calorías.

Los principales cereales utilizados en la alimentación humana son el trigo (Triticum vulgare), la cebada (Hordeum vulgare), el arroz (Oryza sativa), el maíz (Zea mays), el centeno (Secale cereale), el mijo y la avena (Avena sativa). 

El trigo y el centeno son adecuados para fabricar productos de panadería, especialmente pan, y se denominan cereales panificables. Los demás cereales se utilizan de otras formas, por ejemplo en la elaboración de papillas, productos para el desayuno, etcétera.

Criterios de calidad

Las legumbres secas no presentan, en general, problemas para su almacenamiento. La baja disponibilidad de agua y el escaso contenido lipídico reducen los principales procesos de alteración. Durante su almacenamiento, habrá que tener en cuenta el posible desarrollo de mohos y enfermedades parasitarias. 

El proceso de maduración de las semillas está relacionado con la calidad del producto, ya que en la última fase de crecimiento del grano se produce un endurecimiento y una disminución del sabor dulce característico, que supone una modificación importante de la calidad. El tiempo óptimo para la recolección del grano también afecta a esta variable.