Métodos Físicos de Preservación de Alimentos. Esther Z. Vega Bermúdez, Ph.D. Microbiología Aplicada

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Gerardo Espinoza Roldán
hace 7 años
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1 Métodos Físicos de Preservación de Alimentos Esther Z. Vega Bermúdez, Ph.D. Microbiología Aplicada

2 Algo de historia de la conservación de alimentos. Nicolas Appert Bryan Donkin Gail Borden

3 Otros adelantos en la Preservación de Alimentos Mezcla de hielo-sal: H. Benjamin; 1842 Pescado congelado: E. Piper; 1861 Congelamiento rápido: Clarence Birdseye, 1829 Leche en polvo: Inglaterra, 1855 Leche pausterizada: Alemania, 1880 Frutas y vegetales secos: 1886 Radiación: F. Ludwig y H. Hopf; 1925

4 Bactericida vs. Bacteriostático Bactericidas Bacteriostáticos Ebullición Esterilización Pasteurización Uperizacion Enlatado Ahumado Adición de sustancias químicas Irradiación Refrigeración Congelación Deshidratación Adición de sustancias químicas

5 Deshidratación La disponibilidad del agua y no la cantidad determina la inhibición. Agua enlazada Agua no enlazada

6 Aw Medida del agua disponible Razón de la presión de vapor en un alimento a la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura Aw= P/Po

7 Contenido de humedad a aw 0.7 (20 o C) Granos Leche en polvo Polvo de chocolate Huevo en polvo Leche baja en grasa en polvo Carne seca sin grasa Semillas de arroz y legumbres Vegetales deshidratados Sopas deshidratadas Frutas secas Tabla

8 Deshidratación Tratamientos para secar alimentos Secado al sol Evaporador Ahumar Secado mediante congelación ( freeze drying ) Secado al vacío

9 Aw de varios alimentos Frutas, vegetales, carne, pecado (fresco) Carne cocida, pan Carnes curadas, queso Salchichas, siropes Habichuelas, arroz Mermeladas Dulces Frutas secas Pasta, especies, leche en polvo >

10 Relación entre aw, crecimiento y estabilidad

11 Relación temperatura y humedad Tanto la temperatura de secado como la disminución en aw afecta los organismos. Calor seco es menos efectivo que húmedo. La temperatura y la distribución de humedad dentro del alimento determina la letalidad. La mayor razón de muerte se alcanza bajo temp altas y condiciones bajas de humedad.

12 Liofilización

13 Efecto de deshidratación Aumento en la fase lag, disminución fase log, disminución células fase estacionaria

14 Enfriamiento Temperaturas de 16 a -2 o C Reacciones metabólicas Disminución con disminución en T Temperaturas de refrigeración menores que mínimos de crecimiento Psicrofílicos Psicotrofos Mas cantidad de ácidos grasos insaturados

15 Duración de alimentos por enfriamiento Carne Pescado Pollo Frutas Vegetales Papas Tabla o C (días) o C (días)

16 Almacenaje en átmosfera controlada Combinación de temperatura, ph, aw, y [O2] Reducción en O2 (2-5%), aumento CO2 (8-10%) Disminuye procesos de respiración

17 Empaque de atmósfera modificada MAP Modified Atmosphere Packaging Productos empacados al vacio O2 vs CO2 Algunos patógenos pueden crecer en ausencia de O2

18 Equipo MAP

19 CO2 y los microorganismos Actividad de inhibición aumenta al disminuir temperatura de almacenaje Optimo: 20-30% Inhibición aumenta al disminuir el ph Gram negativo más sensitivo que Gram Positivo Fase Lag y Log son inhibidas Más efectivo bajo presión

20 Congelación Disminuye la temperatura del alimento a -18 o C o menos Produce choque osmótico en los microorganismos Cristales intercelulares causan daño mecánico Cambios en ph y fuerza iónica Gram positivo sobrevive mejor que Gram negativo Efecto de thawing

21 Ultracongelación <-40 o C, 120 min (como máximo) Se conservan en cámaras a -18 a -20 o C.

22 Preservacion por calor Pasteurización elimina organismos patógenos no-formadores de espora. 63 C por 30 minutos (método de lote) 72 C por 15 segundos (método flash ) 134 C por 1-2 segundos (UHT) Inactiva enzimas Elimina 99 a 99.9% de los organismos contaminantes

23 Esterilización por calor Elimina todos los microorganismos Industrialmente: libre de patógenos y estabilidad en lugar que esterilización absoluta HTST- high temperature short time heating ~140 o C

24 REPFEDs refrigerated processed foods of extended durability Tratamiento térmico moderado + refrigeración FDA requiere un segundo hurdle

25 Termobacteriología Calor húmedo elimina los microorganismos por: Desnaturalización de ácidos nucléicos, proteínas y enzimas Calor seco: menos letal Elimina los microorganimos por deshidratación y oxidación Necesita mas tiempo y temperaturas mayores

26 Cinética de la mortandad de los microoganismos N= No e-kt

27 Curva de sobrevivencia El valor D indica la resistencia de un microorganismo a una temperatura dada

28 Curva muerte termal Valor z describe las cambios en letalidad con la temperatura

30 Factores que influyen en el valor D y z Diferencias entre especies, cepas, esporas, células vegetativas Edad de las células Fase de crecimiento Temperatura de crecimiento Composición medio de cultivo Exposición previa a agentes estresores e.g. calor Tabla 24.5 y 24.6

31 Resistencia termal de Salmonella Temp o C o F D (min) Medio Sucrosa % NaCl Pea soup Huevo (ph 8.0) Huevo (ph 5.5) Skim Milk

32 Valor D para diferentes organismos Organism Campylobacter jejuni Salmonella spp Listeria monocytogenes Escherichia coli Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Clostridium botulinum Bacillus stearothermophillus Temp, T / 0 C D-value, D T 1 min 0.98 min 3.3 sec 1 sec 4.1 sec 145 min 12 sec 5.0 min Table Decimal reduction times (D-values) for various bacteria.

33 Tiempo de muerte termal (TDT o valor f) El tiempo a una temperatura específica que se requiere para eliminar un # específico de células con un valor específico de z. Este tiempo se puede expresar en minutos o como un múltiplo del valor D. Denominador común o valor de referencia para comparar letalidades.

34 Tiempo de muerte termal (TDT o valor f) Por ejemplo, para una reducción del 90% de la población termal, el valor F será igual al valor D. Para una reducción del 99% de la población microbiana, el valor F será igual a 2D. Así pues: Para una reducción en la población microbiana de El valor F será igual a 90 % D 99 % 2D 99.9 % 3D % 4D % 5D y así sucesivamente...

35 En ocasiones, el valor F se escribe con un subscrito y un superscrito que representan la temperatura y el valor z del microorganismo correspondiente, tal como se ilustra a continuación: En la expresión de la izquierda, F tiene el subscrito "T" y el superscrito "z" identificando las posiciónes donde se escriben el valor de z y la temperatura del proceso. En la expresión de la derecha, vemos que el tiempo de proceso para un microorganismo con valor z igual a 18 C, que es tratado a una temperatura de 121 C, es de 4D. Durante ese tiempo, se reducirá la población microbiana en un 99.99%.

36 Botulinum cook Proceso térmico que reduce la población de las esporas de C. botulinum por un factor arbitrario de 12D % Las esporas de botulismo tiene un valor D de 0.20 min a 121 o C, cocido botulismo sería 2.4 min.

37 Utilización del microonda como agente térmico Alimentos expuestos a energía de 500-MHz a 10-GHz Calor generado por las moléculas de agua Habilidad para eliminar bacterias es debido al calor producido El caliente no uniforme limita su uso para la inactivación de microorganismos

38 Radiación Factores que afectan la efectividad del tratamiento tipo de organismo número de organismos fase de crecimiento del organismo composición del medio nivel de oxígeno estado físico

39 Radiación- UV Radiación ultravioleta nm El mayor valor del tratamiento con radiaciones U.V. se encuentra en el saneamiento del aire, aunque también pueden aplicarse para esterilizar superficies de alimentos o para el equipo de los manipuladores de alimentos. Daño ácido nucléicos: producción de dímeros de timidina

40 Radiación Ionizante Alta energía y poder penetrante Daño al DNA y producción de radicales libres Proteínas y actividad enzimática no es afectada Radiación electromagnetica de alta energía: rayos gamma de 60 Co o rayos X

41 Radiación TRATAMIENTO DE RADIACION EN ALIMENTOS: radappertización - esterilización comercial kgy radicidación - pasteurización kgy ( elimina Salmonella de pollo, se usa para tratar especias) radurización - pasteurización leve kgy ( reduce organismos que deterioran alimentos, aumenta el largo de vida de almacén del producto, mata huevos y larvas de insectos) kgy= kilograys

42 Dosis letales de radiación en organismos Organismo Dosis (kgy) Animales superiores 0.1 Insectos 1.0 Bacterias no formadoras de esporas Esporas bacteriales Viruses Tabla 24.8

43 Productos irradiados radura Este símbolo ha sido establecido internacionalmente para identificar a los productos alimenticios tratados con energía ionizante.

44 Beneficios Eliminación de patógenos Reduce uso de preservativos Preservación para alimentos termosensibles Aumento en shelf-life Aumento en las exportaciones

45 Agradecimientos Algunas de las transparencias utilizadas fueron producidas por la Prof. Wanda Rodríguez

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