Temperatura

El crecimiento microbiano se lleva a cabo a través de reacciones enzimáticas y estas reacciones a su vez, están estrechamente relacionadas a la temperatura a la que el microorganismo esta expuesto, de tal manera que cada 10°C de aumento de temperatura, la velocidad catalítica de una enzima se duplica. Caso contrario, al disminuir la temperatura en 10°C, donde la velocidad de reacción enzimática se disminuye a la mitad. [11]

La comida esta expuesta a diferentes temperaturas desde que empieza su procesamiento hasta que es consumida, desde altas temperaturas como 65°C al cocinar carne hasta 135°C en un proceso de ultra pasteurización. Para su almacenamiento a largo plazo puede estar a 5°C (refrigeración) hasta -20°C o menos (congelación). Algunos alimentos mas estables pueden permanecer entre 10 y 35°C (frio a temperatura ambiente). Algunos listos para comer a temperaturas mas cálidas (50-60°C) por varias horas. Todos estos rangos de temperaturas están pensados para evitar el crecimiento microbiano, así como la eliminación del mismo si esta presente, esto ya que según la temperatura a la que estos microorganismos viven, se catalogan en tres grupos:

Termófilos: 45 - 70°C.

Mesófilos: 10 - 45°C.

Psicrófilos: -5 - 20°C. (fundamental)

Métodos de conservación convencionales:

Estos se pueden categorizar en métodos físicos y químicos. [11]

Métodos físicos:

Métodos de conservación mediante frio:

Aplicación de frío o bajas temperaturas sobre el alimento permite prolongar su vida útil debido a que:

• Reduce la proliferación o desarrollo de los microorganismos, la velocidad de las reacciones enzimáticas, las reacciones químicas no deseadas.

Es importante mencionar que los métodos de conservación por frio mantienen las cualidades nutritivas y organolépticas de los alimentos sin alterarlos.

La aplicación de frio puede ser mediante refrigeración (0-5°C), congelación (<-18°C) o ultracongelación (-40°C).

Métodos de conservación mediante calor:

La aplicación de calor sobre el alimento permite:

• Eliminar totalmente los microrganismos o reducir su presencia.

• Destruir en parte las enzimas responsables de su alteración.

Esto debido a que el calor desnaturaliza proteínas esenciales para la estructura y función celular, daña el ADN y ARN, desintegra membranas celulares e interrumpe procesos metabólicos. [23]

Para que la acción del calor sea efectiva se deben aplicar ciertas temperaturas a un tiempo determinado y estas, al contrario que el enfriado, si puede afectar las características organolépticas y nutritivas de los alimentos. [11]

La aplicación de calor puede ser mediante: 

Escaldado: Se sumerge el alimento en agua en ebullición a 100°C durante unos pocos segundos.

Pasteurización: Se aplican temperaturas inferiores a 100°C por un tiempo determinado, se divide a su vez en:

• Alta temperatura: 72-80°C por 15 segundos. Es el tipo de pasteurización usado para alimentos líquidos.

• Baja temperatura: 62°C por 30 minutos. Es el tipo de pasteurización de envasados.

Esterilización: Se aplican temperaturas de 115-127°C durante 20 minutos. Se elimina completamente la presencia de microorganismos en el alimento.

Ultrapasteurización o uperización (UHT): Se aplican 135-150°C durante 1-3 segundos. Se usa en alimentos de bajo nivel de acidez. como la leche y sus derivados o alimentos preparados.

Cocción: Se aplica tratamiento térmico en forma de braseado o asado, de confitado, de frito, pochado, hervido, guisado o estofado. La temperatura que se aplica varia según el alimento.

Métodos de conservación mediante deshidratación:

Este consiste en la extracción total o parcial del contenido en agua de un alimento esto ayuda a:

Disminuir la actividad metabólica del microorganismo, también se inhibe la actividad enzimática, interrumpe la reproducción y en algunos casos induce el estado de muerte, pero todo esto a coste de perder cualidades organolépticas. [11]

Entre los sistemas de deshidratación se encuentran:

Desecado: El alimento se somete al sol hasta que se pierde la mayor cantidad de agua por evaporación.

Concentración: Se elimina parte de la cantidad de agua total del alimento. Esto potencia los sabores al concentrarse las cantidades de azúcares y sales.

Liofilización: Se elimina el agua del alimento por sublimación. Aplicado en huevo, leche, entre otros alimentos.

Métodos de conservación mediante irradiación:

Consisten en exponer el producto a la acción de radiaciones ionizantes durante un periodo de tiempo. [10]

• El tiempo de exposición es proporcional a la cantidad de energía que se desea que el alimento absorba.

• En dosis bajas se retarda la maduración del alimento y se consigue la eliminación de parásitos.

• En dosis medias se eliminan los microorganismos patógenos y se reduce el tiempo de elaboración del alimento.

• En dosis altas se usa para esterilizar alimentos, inactivar enzimas y desinfectar.

La radiación elimina a los microorganismos mediante:

• Daño al ADN: Las cadenas de ADN se rompen.

• Producción de radicales libres: Al ionizar a las moléculas de agua y otros compuestos de los alimentos.

• Efecto acumulativo: Los daños por radiación se acumulan con el tiempo, causando muerte celular. [24]

Principales fuentes de energía ionizante:

Rayos gamma provenientes de Cobalto radioactivo 60 Co

Rayos gamma provenientes de Cesio radioactivo 137 Cs

Rayos X, de energía no mayor de 5 megaelectron-Volt

Electrones acelerados, de energía no mayor de 10 MeV. [11]

Métodos de conservación de alta presión:

La alta presión hidrostática (APH) a la cual se somete el producto afecta a las membranas celulares y a la estructura de algunas proteínas, inactivando en el proceso a los microorganismos sin alterar las características organolépticas y nutrimentales de los alimentos. También es conocido como pascalización o presurización. [11]

Las presiones utilizadas suelen ser de aproximadamente 300 a 600 MPa (megapascales), lo que equivale a 3,000 a 6,000 veces la presión atmosférica.

Los mecanismos por los cuales la alta presión elimina a los microorganismos son:

• Daño a las membranas celulares a través de desintegración por altas presiones.

• Desnaturalización de proteínas, inhibiendo los procesos vitales del microorganismo.

• Daño al ADN, atrofiando su reproducción.

 Métodos químicos:

En medio seco: Se dividen en:

• Ahumado: Se aplica humo directo sobre los alimentos, esto impide la proliferación de microorganismos ya que el humo contiene sustancias con propiedades antisépticas. 

El aroma característico que adquieren los productos ahumados esta determinado por el tipo de madera utilizado.

• Salazón: Se aplica una gran cantidad  de sal al alimento, esta provoca la deshidratación del producto por ósmosis, reduciendo la aw del alimento y disminuyendo el desarrollo microbiano.

En medio líquido: El alimento se cubre con diversos líquidos conservadores con el fin de aletargar o impedir el desarrollo de microorganismos. Se dividen en:

• Adobos: Se prepara un líquido compuesto por diversos ingredientes como aceite, vinagre, especias, sal y hierbas aromáticas. Los ingredientes aplicados recubren el alimento, protegiéndolo de la acción del oxígeno, además del medio ácido por el vinagre.

• Escabeches: Es una mezcla liquida donde se sumerge  el alimento y se aplica calor hasta cocerlo.

• Encurtidos: Se sumergen los alimentos en sal y vinagre. Siendo un medio tan ácido y con una osmolaridad tan alta, se suprime el desarrollo de microorganismos patógenos.

Control de la atmosfera: Consisten en reducir en un envase la presencia de sustancias que favorecen el deterioro de los alimentos o incorporar aquellas que lo detengan. Se  dividen en:

• Envasado al vacío: Se elimina todo el aire existente dentro del envase, con esto se detienen los procesos de oxidación y  multiplicación de microrganismos.

• Envasado en atmósfera modificada: Se aplica vacío al alimento envasado y posteriormente se añade una mezcla de gases nobles que resulta inerte.

• Envasado en atmósfera controlada: Igualmente se aplica vacío, pero sustituyendo el aire por otros gases cuya composición se mantiene constante a largo del tiempo.

Métodos de conservación no convencionales:

Ultrasonido: El uso de ondas sonoras con frecuencias mayores al oído humano (16kHz) y se define como energía que viaja en ondas de sonido iguales o mayores a 20,000 vibraciones por segundo. [12]

Generando el efecto conservador debido a la cavitación gaseosa.

Se divide en tres rangos:

Baja frecuencia ( 16-100 kHz) se produce la cavitación puede mejorar la transferencia de masa de reactivos y productos a través de pared celular y membrana.

Alta frecuencia (100 kHz - 1MHz) puede romper células o desnaturalizar las enzimas.

Diagnostico (1-10 MHz) Factores que afectan la cavitación: propiedades físicas del solvente, temperatura, frecuencia y potencia de irradiación, presencia de gases disueltos, frecuencia del ultrasonido, presión hidrostática y tensión superficial. 12

Campo eléctrico pulsado: Basada en la aplicación de un campo eléctrico pulsado (PEF, por sus siglas en inglés) en este método no se produce calentamiento de los alimentos y busca inactivar a los microorganismos.

Se basa en colocar el producto entre un set de electrodos que envuelven una cámara de tratamiento, una vez introducido se le suministran pulsos eléctricos de elevado voltaje, produciendo una ruptura de pared y la membrana de las células microbianas. Es importante denotar que en la actualidad solo se pueden tratar alimentos líquidos.

Puntos de luz blanca: Se basa en  la aplicación de pulsos de luz blanca de alta intensidad, que generan cambios en el ADN celular, destruyendo los gérmenes patógenos en la superficie de los alimentos. Genera algo de calor en la superficie, pero no el suficiente para penetrar dentro del alimento.

Muy útil para carnes y pescados envasados, gambas, pollo y salchichas. [12]

Agua electroactivada: Es una solución acuosa que pasa por un reactor, se le aplica corriente eléctrica y sal y simplemente se separan dos soluciones: una positiva (ácida) y una negativa (alcalina).

Estas soluciones se mezclan en diferentes proporciones según el uso que se le va a dar y se utilizan tal como salen del reactor. La solución ácida es buen desinfectante y buen oxidante y la alcalina es muy buena como detergente. La mezcla de las dos se ajusta para que el pH sea el indicado.  [13]

Aditivos:

Los aditivos son sustancias debidamente autorizadas que se añaden en pequeñas cantidades a los alimentos con el fin de evitar el crecimiento microbiano a través de mecanismos como: alterar el pH interno de los microorganismos, dañar membranas celulares, interferir en reacciones enzimáticas, entre otros.

Entre los principales que podemos encontrar están los: emulgentes, estabilizantes, emulsionantes, gelificantes, colorantes, aromatizantes, potenciadores de sabor y, relevantes en este apartado, conservadores, es decir, son añadidos para mantener las propiedades físicas y químicas de los alimentos y prolongar su vida, entre estos encontramos: [11]

• Antioxidantes: Evitan la degradación química del alimento dada por el calor, la luz y los metales. Se utilizan en productos grasos como margarinas, mayonesas, etc. 

• Conservantes: Evitan la degradación biológica del alimento, destruyendo bacterias, levaduras u hongos, o bien, evitando o reduciendo su actividad. Aplicados especialmente en conservas cárnicas, productos de panadería, enlatados, etc. Estos pueden ser:

1- Propionatos: Propionato sódico y cálcico son usados para impedir el crecimiento de mohos y evitar viscosidad en productos de panadería.

2- Benzoatos: La sal sódica del ácido benzoico aumenta su capacidad antimicrobiana en pH ácido.

3- Sorbatos: El ácido sórbico, lo mismo que sus sales cálcica, sódica y potásica se emplean directamente como antimicrobiano y en aerosol, solución o como revestimiento en materiales de envases.

4- Acetatos: Los derivados del ácido acético son empleados para impregnar las envolturas de quesos, el ácido acético en forma de vinagre es más eficaz frente a levaduras y bacterias que a mohos.

5- Nitritos y nitratos: Los nitritos se descomponen para dar óxido nitroso, el cual, al reaccionar con la carne le da un color rojo permanente. Los nitratos solo son reservorio de nitritos.

6- Dióxido de azufre y sulfitos: En la actualidad, se usan en la industria vinícola para desinfectar el equipo y para reducir la flora normal del mosto de uva. Se aplica en humo al quemar azufre.

7- Oxido de etileno y óxido de propileno: Estos dos gases son esterilizantes. El óxido de etileno destruye todos los microorganismos.

8- Azúcar y sal: Estas sustancias reducen la aw y, de este modo, ejercen una acción prejudicial sobre los microorganismos, su eficacia es proporcional a su concentración y temperatura.

9- Alcohol: El etanol, agente que coagula y desnaturaliza las proteínas de las células y es más germicida a concentraciones entre 70 y 95%.

10- Formaldehido: Su adición en alimentos no esta permitida, excepto como constituyente secundario del humo de madera y es eficaz frente a mohos, bacterias y virus. [5]