FACTORES INTRÍNSECOS DE DETERIORO

Los factores intrínsecos de deterioro de alimentos son aquellos que se encuentran dentro del propio alimento y que pueden afectar su calidad, seguridad y durabilidad:

• Contenido de agua: El contenido de agua en un alimento puede afectar su durabilidad y calidad. Los alimentos con alto contenido de agua son más propensos a deteriorarse. En alimentos nos referimos al contenido de agua como humedad (H°), en bebidas nos referiremos a ella inderectamentente a través del extracto seco ES= (100 - % H°).

• Contenido de nutrientes: Los azúcares, las proteínas y las grasas pueden ser fuente de energía tanto para microorganismos, como también pueden en algunas condiciones los nutrientes reaccionan entre sí, con el agua o con factores del medio (extrínsecos) lo que puede llevar a su deterioro. El tipo de minerales presentes en los alimentos, puede condicionar el pH y catalizar algunas reacciones de deterioro. 

• El contenido de agua y la composición de los alimentos van a determinar los factores fundamentales del análisis de la estabilidad de los alimentos, ellos son: 

• La actividad de agua (Aw)

• El pH

• El potencial de oxidación-reducción (pOx-Red) 

• La actividad enzimática

La estabilidad de los alimentos está estrechamente relacionada con su composición química. Los principales componentes de los alimentos incluidas las bebidas son:

AGUA:

Es el nutriente fundamental para sostener la vida.

Su cantidad en los alimentos es fundamental para determinar su estabilidad. 

• Los alimentos con alto contenido de agua son más propensos al deterioro químico, microbiano y enzimático, por lo tanto también son más susceptibles a causar ETA.

PROTEÍNAS:

Las proteínas están presentes en los músculos y los huesos de las materias primas de origen animal. Son fundamentales para el mantenimiento de la estructura muscular y ósea. Algunos amino ácidos son esenciales. Aportan 4 Kcalorías por gramo.

Son fundamentales para la estructura de los alimentos (propiedades funcionales), como  en los casos:

• de las proteínas del gluten en los panificados, que le dan su turgencia y crocancia característicos.

• la estabilización de emulsiones cárnicas, donde las proteínas ligan agua y mejoran la estructura (salchichón, mortadelas, etc).

También pueden ser propensas al deterioro enzimático y microbiano.

ENZIMAS:

Las enzimas son un sub grupo de las proteínas que catalizan reacciones químicas específicas en los seres vivos. Siguen activas en los alimentos luego de su faena o cosecha:

• • Por lo que en general pueden representar un problema en su conservación.

  • Su actividad puede controlarse con la adición de aditivos (como los sulfitos) o bien aplicando tratamientos térmicos que las inactiven (las enzimas se desnaturalizan con los tratamientos térmicos).

  • No todas las enzimas tienen un papel negativo en el deterioro de los alimentos. Algunas enzimas son las encargadas de la maduración y tiernizado de carne.

  • Muchas enzimas tienen papeles tecnológicos específicos, por lo que se aíslan y se adicionan a los alimentos, como es el caso de:

  • La lactasa: Utilizada para deslactosar la leche y hacerla apta para personas con intolerancia a la lactosa; o la amilasa: que hidroliza los almidones en azúcares simples, facilitando la fermentación en bebidas alcohólicas.

LÍPIDOS:

Tienen un rol importante en la nutrición. Son fuente de almacenamiento de energía. Las hormonas y algunas vitaminas necesitan los lípidos para metabolizarse. Aportan 9 Kilocalorías por gramo.

• Los lípidos, como las grasas y los aceites, pueden ser propensos a la oxidación y la rancidez. 

• Esto puede afectar la calidad sensorial y nutricional de los alimentos.

Un ejemplo de esto, es el deterioro de los aceites de cocina durante su almacenamiento.

HIDRATOS DE CARBONO:

El cuerpo humano obtienen fácilmente energía de los azúcares y aportan 4 Kilocalorías por gramo. El exceso de calorías en el cuerpo se almacena en forma de glucógeno. Los azúcares y los almidones, suelen ser fuente de energía para los microorganismos en general.  

FIBRAS:

Tienen un rol importante debido a que favorecen la salud digestiva. No aportan calorías.

• Las fibras, como la celulosa, las pectinas y la lignina, pueden proporcionar estructura y textura a los tejidos vegetales. 

• También pueden ser propensas al deterioro enzimático (como por ejemplo el ablandamiento de las frutas y hortalizas durante su maduración).

VITAMINAS:

• Las vitaminas son nutrientes esenciales que se encuentran en pequeñas cantidades en los alimentos. No aportan calorías. Las vitaminas A, D, K y E son liposolubles, es decir se almacenan en las grasas.  Las hidrosolubles son la vitamina C, B1, B2, B3, B5, B6, B9 y B12.

• Las vitaminas pueden ser propensas al deterioro debido a la luz, el calor y la humedad.

MINERALES:

• Como el sodio, el Calcio, el hierro o el Magnesio, Son nutrientes esenciales que se encuentran en pequeñas cantidades en los alimentos. No aportan calorías.

• Aunque no son determinantes, pueden favorecer el deterioro, debido a la reacción con otros componentes químicos, como el caso de los metales en la oxidación lipídica de alimentos.

ALCOHOL: 

En bebidas fermentadas o bien por adición como en el caso de los licores. Aporta 7 Kilocalorías por gramo. No tiene relevancia nutricional. Su efecto es conservador respecto del crecimiento de MO patógenos. 

NOTA: Si bien los microorganismos, nos son un constituyente del alimento, siempre están presentes (en mayor o menor cantidad) en las materias primas, o bien llegan a los alimentos elaborados por contaminación. El crecimiento microbiano puede ser influenciado por la disponibilidad de nutrientes (incluida el agua), la humedad y principalmente la temperatura. Cuanto mayor se la cantidad de agua disponible y/o nutrientes, más se verá favorecido el crecimiento microbiano.

Son dos conceptos relacionados pero distintos que influyen en la estabilidad y la inocuidad de los alimentos.

La humedad se refiere a la cantidad total de agua presente en un alimento, expresada como porcentaje de peso. 

• La humedad es importante porque puede afectar la textura, el sabor y la apariencia de los alimentos.

La actividad del agua (Aw) se refiere a la cantidad de agua disponible para reacciones químicas y biológicas en un alimento. La Aw es una medida de la energía libre del agua en un alimento, y se expresa como un valor entre 0 y 1.

• En la estabilidad y la inocuidad de los alimentos, la Aw es más importante que la humedad:

Crecimiento microbiano: 

• La Aw es un factor crítico para el crecimiento de microorganismos en los alimentos. 

• Los microorganismos requieren una Aw mínima para crecer y multiplicarse. 

• Si la Aw es demasiado baja, los microorganismos no pueden crecer. 

• Esto explica el por qué muchos alimentos secos, como la leche en polvo, las harinas o el azúcar no necesitan refrigeración.

Reacciones químicas y biológicas:

• Valores bajos de actividad de agua van a desfavorecer la velocidad de las reacciones químicas de deterioro de los alimentos.

ACTIVIDAD DE AGUA (Aw) Y GRADOS BRIX (°Bx) 

Están relacionados en las bebidas, ya que ambos parámetros están influenciados por la concentración de solutos en la bebida.

Grados Brix (°Bx): Los grados Brix miden la concentración de azúcares y otros solutos en una solución. Se define como el porcentaje de azúcar en una solución. Por ejemplo, una bebida con 10 °Bx contiene 10% de azúcar en peso.

A medida que aumenta la concentración de solutos (°Bx), disminuye la actividad de agua (Aw). Esto se debe a que los solutos ocupan espacio en la solución y reducen la cantidad de agua disponible para el crecimiento microbiano.

Sin embargo, la relación entre Aw y °Bx no es lineal. A medida que aumenta la concentración de solutos, la Aw disminuye más lentamente.

En general, se puede considerar la siguiente relación aproximada para bebidas o alimentos semi sólidos, como las mermeladas o el dulce de leche:

°Bx < 10: Aw ≈ 0,99-1,00

°Bx = 10-20: Aw ≈ 0,95-0,98

°Bx = 20-30: Aw ≈ 0,90-0,95

°Bx > 30: Aw ≈ 0,85-0,90

El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de un alimento. La escala de pH se encuentra en valores entre 0 y 14. 

• Puede afectar la crecimiento de microorganismos, la actividad enzimática y la estabilidad de sus componentes.

• Un pH bajo (ácido) puede inhibir el crecimiento de microorganismos, 

• Inhibición de enzimas: Un pH bajo puede reducir la actividad enzimática de las reacciones que participan en la degradación de los alimentos.

El pH de los alimentos depende de varios factores, incluyendo:

• Composición química: El pH de un alimento está determinado por la presencia de ácidos y bases. Los ácidos, como el ácido cítrico en las frutas cítricas, disminuyen el pH, mientras que las bases, como la bicarbonato de sodio en algunos productos horneados, aumentan el pH.

• Tipo de ácido o base: El tipo de ácido o base presente en el alimento también puede afectar el pH. Por ejemplo, el ácido acético en el vinagre es más débil que el ácido clorhídrico en el estómago. La concentración de ácidos y bases en el alimento también puede afectar el pH.

• Proceso de elaboración: El proceso de elaboración del alimento puede afectar su pH. Por ejemplo, la fermentación puede aumentar la acidez de un alimento.

• Maduración y almacenamiento: La maduración y el almacenamiento de los alimentos también pueden afectar su pH.

• Origen y variedad: El origen y la variedad del alimento también pueden influir en su pH.

• Contenido de agua: El contenido de agua en el alimento también puede afectar su pH.

• Presencia de otros compuestos: La presencia de otros compuestos, como los minerales, también puede influir en el pH de los alimentos.

Efectos del pH en la conservación de los alimentos:

 Inhibición del crecimiento microbiano: 

• La mayoría de los microorganismos patógenos crecen mejor en un rango de pH neutro (pH 6,5-7,5). 

• Un pH ácido (pH < 4,6) o alcalino (pH > 8,5) puede inhibir el crecimiento de estos microorganismos, lo que ayuda a prevenir el deterioro de los alimentos.

• Lamentablemente la mayoría de los alimentos tienen un pH entre 3 y 7. Lo que hace que la mayoría de estos sean susceptibles al ataque de algún tipo de microorganismo

 Actividad enzimática: 

• El pH puede afectar la actividad de las enzimas, que son responsables de la degradación de los nutrientes y la producción de compuestos indeseables. 

• Cuando es posible regular el pH, se puede ayudar a minimizar la actividad enzimática no deseada.

Estabilidad de los nutrientes: 

• El pH puede afectar la estabilidad de los nutrientes, como las vitaminas y los minerales. .

Textura y apariencia: 

• El pH puede afectar la textura de los alimentos depreciándolos sensorialmente.

NOTA: EL control del pH no siempre es posible de realizar, debido a que la acidificación para hacerlos más estables, puede afectar el sabor, quedando esta estrategia de conservación relegada a algunos productos, como los pickles u otras conservas vegetales. 

El pOx-Red juega un papel crucial en el deterioro químico y microbiológico de los alimentos. Un pOx-Red alto o bajo puede afectar la calidad y seguridad de los alimentos.

Deterioro químico

• Un pOx-Red alto puede llevar a la oxidación de lípidos, vitaminas y pigmentos.

Crecimiento microbiano

• Un pOx-Red alto favorece el crecimiento de microorganismos aerobios, como Pseudomonas en la carne. 

• Un pOx-Red bajo favorece el crecimiento de microorganismos anaerobios, como Clostridium, o levaduras.

Las enzimas presentes en el alimento pueden catalizar reacciones químicas que llevan a su deterioro sensorial (textura, color, sabor y aromas), deterioro de lípidos; y pérdidas nutricionales durante el almacenamiento, aún en condiciones de congelación (como la pérdida de vitaminas).

• Temperatura

• pH

• aW

• Pox-Red

• Presencia de aditivos inhibitorios de la actividad enzimática

El ambiente en el que se almacenan y manipulan los alimentos está influenciado por factores extrínsecos que pueden afectar la estabilidad y la inocuidad de los alimentos (pueden condicionar la calidad nutricional, la aceptación sensorial y el desarrollo de microoganismos, entre ellos los patógenos). Los factores extrínsecos son las condiciones ambientales y el manejo al que se exponen los alimentos durante su almacenamiento, manipulación y distribución. 

1. Temperatura de conservación 

• La temperatura es uno de los factores más críticos en la estabilidad e inocuidad de los alimentos. Cada 10°C de aumento en la temperatura puede duplicar la velocidad de deterioro de los alimentos. La temperatura puede afectar:

• La velocidad de reacciones químicas y enzimáticas.

• El crecimiento microbiano.

• La textura y la estructura de los alimentos.

• La cristalización del agua y otros componentes.

• Ejemplo: La mantequilla se funde cuando se expone a una temperatura alta (por encima de 30°C), lo que cambia su consistencia y textura.

2. Humedad relativa ambiente (HRA)

La humedad relativa ambiente puede influir en:

• • • El crecimiento microbiano.

    • Las características físicas del alimento, como la textura y la estructura.

    • Cambios químicos, por variaciones en la aW del alimento.

Ejemplo: Los cereales se vuelven mohosos y pierden su textura crujiente cuando se exponen a un ambiente húmedo (por encima del 60% de humedad relativa).La humedad relativa ambiente (HRA) y la actividad de agua (Aw) de un alimento están relacionadas, ya que ambos parámetros se refieren a la cantidad de agua disponible en el sistema.

Relación entre HRA y Aw

La HRA es la relación entre la presión de vapor de agua en el aire y la presión de vapor de agua saturada a la misma temperatura. Se expresa como un porcentaje (%).

La Aw, por otro lado, es la relación entre la presión de vapor de agua en el alimento y la presión de vapor de agua saturada a la misma temperatura. Se expresa como un valor decimal entre 0 y 1.

Equilibrio entre HRA y Aw

Cuando un alimento se coloca en un ambiente con una HRA determinada, el alimento tenderá a equilibrarse con el ambiente. Esto significa que la Aw del alimento se ajustará a la HRA del ambiente.

Si la HRA es alta, el alimento tenderá a absorber agua del ambiente, lo que aumentará su Aw. Por otro lado, si la HRA es baja, el alimento tenderá a perder agua al ambiente, lo que disminuirá su Aw.

Ejemplo

Supongamos que un alimento tiene una Aw inicial de 0,6 y se coloca en un ambiente con una HRA del 80%. En este caso, el alimento tenderá a absorber agua del ambiente, lo que aumentará su Aw hasta equilibrarse con la HRA del ambiente.

Una vez que se alcanza el equilibrio, la Aw del alimento será aproximadamente igual a la HRA del ambiente, en este caso, 0,8.

Importancia de la relación entre HRA y Aw

La relación entre HRA y Aw es importante en la industria alimentaria, ya que puede afectar la estabilidad y la seguridad de los alimentos.

Por ejemplo, si un alimento es almacenado en un ambiente con una HRA alta, puede absorber agua y aumentar su Aw, lo que puede permitir el crecimiento de microorganismos y afectar la calidad del alimento.

Por otro lado, si un alimento es almacenado en un ambiente con una HRA baja, puede perder agua y disminuir su Aw, lo que puede afectar su textura y su calidad.

3. La luz y otras radiaciones

La luz y otras radiaciones pueden afectar la estabilidad de un alimento y la pérdida de valor nutricional de varias maneras:

Degradación de nutrientes

• La luz ultravioleta (UV) y la luz visible pueden causar la degradación de nutrientes sensibles a la luz, como las vitaminas A, C y E, y los carotenoides.

• La radiación puede romper las moléculas de estos nutrientes, lo que puede afectar su actividad biológica y su valor nutricional.

Oxidación de lípidos

• La luz y la radiación pueden causar la oxidación de los lípidos, lo que puede llevar a la formación de compuestos indeseables y a la pérdida de calidad del alimento.

• La oxidación de los lípidos puede afectar la textura, el sabor y el aroma

• La luz y la radiación pueden causar la formación de compuestos indeseables, como los productos de la oxidación de los lípidos y los compuestos nitrogenados.

• Estos compuestos pueden afectar la calidad y la seguridad del alimento.

Cambios en color

• La luz y la radiación pueden causar cambios en la textura y el color del alimento, lo que puede afectar su apariencia y su aceptabilidad.

Ejemplos de alimentos sensibles a la luz

• Leche y productos lácteos: la luz puede causar la degradación de la vitamina C y la formación de compuestos indeseables.

• Aceites vegetales: la luz puede causar la oxidación de los lípidos y la formación de compuestos indeseables.

• Frutas y verduras: la luz puede causar la degradación de las vitaminas y los carotenoides, y cambios en la textura y el color.

• Cerveza: el lúpulo de la cerveza.

4. Exposición al oxígeno

La exposición al oxígeno del aire puede influir en la calidad y seguridad de los alimentos de varias maneras:

La oxidación de los lípidos puede llevar a la formación de compuestos indeseables, como los aldehídos y las cetonas. Estos compuestos pueden afectar el sabor, el aroma y la textura de los alimentos.

Actividad Enzimática: muchas enzimas catalizan reacciones de deterioro en presencia de oxígeno, como la PFO (polifenoloxidassa, responsable del pardeamiento enzimático).

La oxidación de pigmentos y vitaminas.

El crecimiento de microorganismos aeróbicos

• • • La presencia de oxígeno del aire puede permitir el crecimiento de microorganismos aeróbicos, como las bacterias y los hongos.

    • El crecimiento de estos microorganismos puede afectar la calidad y seguridad de los alimentos.

5. Presión atmosférica en el ambiente del envasado: 

Los alimentos se pueden envasar de forma con control de las presiones de envasado, pudiendo inyectarse gases o regulando el nivel de vacío, o bien envasarse a presión atmósférica.  El cambio de presiones durante la distribución o almacenamiento del alimento, puede conducir a deterioro físico y/o deformaciones del envase, que pueden llegar a afectar su hermeticidad.  

6. Efecto de la gravedad:  

La gravedad puede influir en el deterioro de los alimentos de varias maneras, incluyendo la separación de componentes (como el caso de la grasa de la leche o en bebidas), el asentamiento de partículas, el flujo de líquidos, la deformación de estructuras. 

7. La manipulación

La forma en que se manipulan y almacenan los alimentos puede tener un impacto significativo en su calidad, seguridad y estabilidad. Es muy importante la implementación de prácticas de manipulación tendientes al control de los factores físicos para asegurar la integridad del alimento, debido a que cualquier modificación en la estructura del envase o del alimento, puede exponer al alimento a factores los ambientales, que van a desencadenar y acelerar tanto el deterioro físico, como químico, biológico y microbiológico.