Monografias | Tecnología de Barreras

La estabilidad y seguridad microbiana de la mayoría de los alimentos se basaen la combinación de varios factores (obstáculos), que no deberían servencidos por los microorganismos. Esto es ilustrado por el llamado "efectobarrera", que es de fundamental importancia para la preservación dealimentos dado que las barreras en un producto estable controlan los procesos dedeterioro, intoxicación y fermentación no deseados. Además, el concepto debarrera ilustra el hecho de que las complejas interacciones entre temperatura,actividad de agua, pH, potencial redox, etc., son significativas para laestabilidad microbiana de los alimentos. La tecnología de barreras (o tecnologíade obstáculos o métodos combinados), permite mejoras en la seguridad ycalidad, así como en las propiedades económicas (esto es, cuánta agua en unproducto es compatible con su estabilidad) de los alimentos, mediante unacombinación inteligente de obstáculos que aseguran la estabilidad y seguridadmicrobiana, así como propiedades nutritivas y económicas satisfactorias.

Consumidor
La calidad del producto debe satisfacer al consumidor, ya que esto hace odeshace a los productos y a sus tecnologías. La diversidad de productos en elmercado hace que los consumidores sean cada vez más exigentes en cuanto a lacalidad de los productos. La tendencia es hacia el procesado mínimo dealimentos, es decir más naturales, que conservan más sus propiedades organolépticas,nutrientes, color,, textura, olor y sabor característicos. Otra tendencia delos mercados es hacia los productos ready-to-eat o productos listos para elconsumo. Ambas tendencias requieren de tecnologías como ésta para preservarlas cualidades mencionadas y ser a la vez un alimento inocuo y seguro para suconsumo.

Abuso Razonable
Casi con una certeza matemática, el producto sufrirá condiciones abusivas enalgún punto de la producción, distribución, display en minoristas, etcétera.Mas allá de que esto ocurra o no, el diseño del producto debe hacerse de talmanera que pueda soportarlo y, en el peor de los casos, debería mostrar señalesvisibles de deterioro antes del posible desarrollo de microorganismos patógenos.Por lo tanto es recomendado el uso de métodos de preservación combinados(conocidos también como métodos de preservación con barreras o vallas) cuandose formulan nuevos productos. En cuanto a lo que el término "abusorazonable" se refiere, depende de lo que se considera como "riesgoaceptable". Por ejemplo, en alimentos enlatados poco ácidos, esto setraduce como el desarrollo de un caso de botulismo en 2.6 x 10¹¹latas producidas, esto es un riesgo aceptable.

Seguridad
Seguridad no es un término absoluto. Es un entendimiento y apreciación de lasmuchas maneras en las que un alimento puede tornarse peligroso para la salud, ylas medidas especiales que se toman para evitar que tales probabilidadesocurran. Aún tecnologías bien establecidas tienen sus pequeños, perodefinidos riesgos potenciales.

Calidad Vs. Precio
Un factor más que importante en el desarrollo de un producto alimenticio es elcosto del mismo. El uso de tecnología significa invertir, requiere equipos,mano de obra especializada, controles (HACCP), etc. Sin embargo, la inversiónen tecnología generalmente aumenta la rentabilidad a largo plazo, le da alproducto mayor valor agregado, mayor seguridad bacteriológica y una mayorcalidad, que en definitiva es lo que el consumidor busca.

A cada alimento estable y seguro le es inherente una cierta serie de barrerasque difieren en calidad e intensidad según el producto particular. Las barrerasdeben mantener bajo control la población "normal" de microorganismosen el alimento. Los microorganismos presentes en el producto, no deberían podervencer ("saltar") las barreras; de otro modo, el alimento se alterará.Este concepto se ilustra en la figura 1. En el ejemplo 1) el alimento contiene 6barreras: alta temperatura durante el proceso (valor F), baja temperaturadurante el almacenamiento (valor t), actividad de agua (a_w), acidez(pH), potencial redox (Eh) y conservantes (pres.). Los microorganismos presentesno pueden vencer las barreras y así, el alimento es microbiológicamenteestable y seguro. Este ejemplo es solo un caso teórico, ya que todas lasbarreras son de la misma estatura (igual efectividad) y esto raramente ocurre.En el ejemplo 2) se ve una situación más probable, ya que la estabilidadmicrobiológica del producto se basa en barreras de distinta intensidad. Lasprincipales barreras son la aw y los conservantes, otras barreras de menorimportancia son la temperatura de almacenamiento, el pH y el Eh; estas 5barreras son suficientes para inhibir el numero y tipo de microorganismosusualmente asociados a dicho producto. En el ejemplo 3) hay pocosmicroorganismos desde el comienzo por lo que se precisan pocas barreras o bienbarreras bajas para la estabilidad del producto. El envasado aséptico dealimentos perecederos se basa en este principio. El ejemplo 4) debido a malascondiciones higiénicas inicialmente hay presentes demasiados microorganismosindeseados y las barreras no pueden prevenir el deterioro o envenenamiento delproducto. El ejemplo 5) ilustra un alimento rico en nutrientes y vitaminas quepromueven el crecimiento de microorganismos por lo que las barreras deben serrealzadas, de otro modo serán vencidas. El ejemplo 6) muestra el comportamientode organismos dañados subletalmente en el alimento. Si por ej., esporasbacterianas en productos cárnicos son dañadas subletalmente por calentamiento,entonces a las células vegetativas derivadas de dichas esporas les faltavitalidad y por lo tanto son inhibidas por unas pocas barreras o barreras demenor intensidad.

En el ejemplo 7) se ilustra un proceso de maduración en el cual laestabilidad microbiana se logra mediante una secuencia de barreras que sonimportantes en distintas etapas del proceso y llevan a un producto finalestable. En etapas tempranas del proceso de maduración de salame, las barrerasimportantes son la sal y los nitritos, que inhiben muchas de las bacteriaspresentes. Otras bacterias se multiplican, consumen oxigeno y así causan unadisminución del potencial redox del producto. Esto, a su vez, aumenta labarrera Eh, lo que inhibe organismos aerobios y favorece el crecimiento debacterias ácido lácticas, que son la flora competitiva, lo que causaacidificación del producto y así un incremento de la barrera de pH. En salamecon larga medicaron la barrera de nitrito se ve debilitada y el recuento debacterias ácido lácticas disminuye, mientras que el Eh y pH aumenta otra vez.Todas las barreras se vuelven débiles durante un proceso de maduración largo.Solo la actividad agua se refuerza con el tiempo y es la principal responsablede la larga estabilidad de salchichas crudas de larga maduración.

Un fenómeno importante que merece atención en la preservación de alimentoses la homeóstasis de los microorganismos, que es la tendencia a la uniformidado estabilidad en su condición normal (equilibrio interno). Si la homeostasis esinterrumpida por factores de conservación (barreras), los microorganismos no semultiplicarán (permanecerán en la fase lag) o incluso morirán antes de que suhomeostasis se reestablezca. Así, se puede lograr la preservación de alimentosinterrumpiendo la homeostasis de los microorganismos en forma temporaria opermanente. Existe la posibilidad de que distintas barreras no solo tenganefectos en la estabilidad (aditivos) sino que también actúen sinérgicamente(ver ejemplo 8 en la figura 1).
El efecto sinérgico se puede lograr si las barreras tienen impacto en distintaspartes de la célula (membrana, ADN, sistemas enzimáticos, pH, a_w,Eh) afectando así la homeostasis de los microorganismos en varios sentidos. Entérminos prácticos, esto significa que es más efectivo usar distintosconservantes en cantidades pequeñas que solo un conservante en cantidadesmayores, ya que distintos conservantes podrían tener impacto en distintospuntos de la célula bacteriana, y así actuar sinérgicamente.

Barreras de Calidad y Seguridad
Las barreras más importantes comúnmente usadas en la conservación dealimentos, ya sean aplicadas como barreras de proceso o como aditivos, son:

• altas temperaturas (valor F)
• bajas temperaturas (valor t)
• actividad de agua
• acidez
• potencial redox
• microorganismos competitivos(por ejemplo, bacterias ácido lácticas)
• conservantes (nitrito, sorbato, sulfito).

De todos modos, han sido identificadas más de 40 barreras de uso potencialpara alimentos de origen animal o vegetal, que mejoran la estabilidad y/ocalidad de dichos productos, incluyendo:

• Alta o baja tensión de oxigeno
• Atmósfera modificada ( CO₂, N₂, O₂)
• Alta o baja presión
• radiación (UV, microondas, irradiación)
• Calentamiento Ohmico
• Pulsaciones de campos eléctricos
• Ultrasonido
• nuevos envases
• micro estructura de los alimentos (fermentación en estado sólido, emulsiones)
• varios conservantes.

Calidad Total de los Alimentos
Indudablemente la tecnología de barreras no se aplica solamente a la seguridadsino también a los aspectos de calidad. Las distintas barreras puedeninfluenciar la estabilidad, las propiedades sensoriales, nutritivas, tecnológicasy económicas de un producto, e incluso las barreras presentes pueden ser tantopositivas como negativas para la calidad total. Más aun, una misma barrera podríatener un efecto positivo o negativo en el alimento, según su intensidad. Porejemplo, el enfriamiento a una temperatura baja no apta será perjudicial parala calidad de frutas (daño por enfriamiento), mientras que un enfriamientomoderado es beneficioso. A fin de asegurar la calidad total de los alimentos,las barreras deberían tener un alcance optimo (figura 2).

Fig 2: Ejemplos de barreras de calidad en un alimento, las que pueden ser almismo tiempo barreras de seguridad y determinar, en suma, la calidad total delproducto. Si la intensidad de una barrera particular es muy pequeña (minor), éstadebería ser reforzada (optimized). Por otro lado, si es perjudicial (negative)para la calidad del alimento, debería ser rebajada (avoided). Con este ajuste,las barreras en los alimentos deberían mantenerse en su alcance optimo(positive) considerando tanto seguridad como calidad.

Dado que la prevención del deterioro y el mantenimiento de la calidad optimasuelen ser acciones opuestas, para mantener la calidad optima se combinan variasbarreras y cada una de ellas se mantiene en su menor intensidad posible. Se debetener en cuenta que la legislación alimentaria es distinta en los distintos países,particularmente en cuanto al uso de aditivos.

Barreras físicas
Procesos térmicos
Además del propósito de cocción y cambio de propiedades, el principal propósitodel proceso térmico en la elaboración de alimentos es inactivar destruirmicroorganismos y/o enzimas. Si se aplica para matar microorganismos, esnecesario proteger al alimento contra la recontaminación por medio de envases yrecipientes sellados herméticamente.

• Esterilización
• Pasteurización
• Escaldado

Temperatura de almacenamiento
El almacenamiento a temperatura ambiente no es una barrera.

• Temperatura de refrigeración.
• Temperatura de congelación.

Radiación
Se usan frecuencias por encima de 10⁹ MHz, que tienen suficienteenergía para excitar o destruir moléculas orgánicas.
Radiación ultravioleta: longitudes de onda por debajo de 450nm. La longitud deonda más efectiva para destruir microorganismos es 260nm. La fuente más comúnde UV es la lámpara de mercurio de baja presión, con aproximadamente 80 % deemisión UV a 254 nm. Las bacterias Gram negativas son eliminadas, mientras quelas esporas y mohos son mucho más resistentes. Se usa para descontaminación deaire e incluso líquidos (en capas finas de cómo máximo 1cm). Puede destruirmicrobios en superficies, si estas son directamente irradiadas y fueronpreviamente limpiadas de forma efectiva. Se usa para esterilizar envases y no seusa como única barrera.
Radiación iónica y (irradiación): se caracteriza por un contenido energéticomuy alto. Puede matar microorganismos permitiendo que el producto mantenga suscaracterísticas de alimento fresco luego de ser irradiado. Las desventajas sonla aparición de ciertos off-flavors y, particularmente que la mayoría de losconsumidores son muy escépticos del método. Se usa mucho la irradiación deespecias. Debe combinarse con otras barreras dado que la legislación prescribeuna dosis máxima que no es suficiente para matar esporas e incluso estaprohibida en muchos países.

Energía electromagnética
Resultan de campos de voltaje eléctrico que invierten su polaridad millones deveces por segundo.
Microondas: alterna campos eléctricos a (500-1000 MHz). Se produce un rápidocalentamiento interno por la fricción molecular entre componentes que vibranexcitados por la absorción de energía. La inactivación de microorganismos quese consigue se debe a su efecto térmico y sigue las mismas leyes que elcalentamiento convencional. En la industria alimenticia, se emplea para procesosde pasteurización, secado, descongelación y escaldado, pero no en esterilización.El principal riesgo asociado es la distribución no uniforme del calor, sobretodo en alimentos heterogéneos, con muchos ingredientes. Debido a esto, puedeocurrir que sobrevivan bacterias en zonas donde no llegó el calor. Se usa encombinación con otras barreras (refrigeración, congelación, envasado).
Radiofrecuencia: se caracteriza por frecuencias de (1-500 MHz). Útil como métodode conservación templado, pudiendo inactivar microorganismos alteradoresafectando mínimamente la calidad del producto. Suele usarse para descongelado,pero no se aplica como única barrera.
Pulsos de oscilación magnética: Para destruir o inactivar bacterias ylevaduras en productos de conductividad eléctrica pobre ( afecta moléculasgrandes como las de ADN convirtiéndolas en no funcionales. Un solo pulso puedereducir la carga microbiana un 99% y hasta 100 pulsos no causan en latemperatura del producto incrementos de mas de 5°C. Los tiempos de exposiciónson muy cortos (0,025-10 milisegundos). No se usa como única barrera. Se aplicamayormente a procesos de pasteurización de alimentos envasados.
Pulsos de alta electricidad: utiliza campos eléctricos fuertes para inactivarmicroorganismos. El campo eléctrico externo, induce un potencial eléctricosobre la membrana de los microorganismos. Cuando este potencial iguala o excedeun valor crítico, se produce un incremento reversible en la permeabilidad de lamembrana. Solo cuando el campo eléctrico crítico es enormemente excedido seforman poros irreversibles, se destruyen las membranas y las células mueren. Lageneración de calor en el producto es mínima y por lo tanto los productossensibles al calor se benefician con la aplicación de esta técnica. No se usacomo única barrera.

Inactivación fotodinámica de microorganismos.
Requiere tres componentes básicos: luz, oxígeno y un fotosintetizador. Unfotosintetizador es una molécula que puede absorber luz a una longitud de ondadeterminada, la cual genera una reserva de energía química que puedereaccionar con oxigeno para producir radicales libres altamente reactivos. Lainactivación fotodinámica se debe a inhibidores químicos que pueden sernaturales (carotenoides) o artificiales (antioxidantes). La inactivaciónfotodinámica bacteriana puede lograrse incorporando fotosintetizadores alenvase del producto. No debe usarse como única barrera.

Ultra Alta Presión(UHP):
Los alimentos tratados bajo ultra alta presión (> 3000 Bar) experimentancambios físico-químicos que los llevan a una mayor vida útil, debido a lainactivación de enzimas y microorganismos El nivel de inactivación de losmicroorganismos depende de varias propiedades inherentes (pH, a_w y T)del producto y la muerte se debe a la destrucción de la membrana celular de losmismos. Las bacterias Gram negativas se inactivan a 3000 bar, mohos y levadurasa 4000 Bar, bacterias Gram positivas a 6000 Bar y las esporas bacterianas másresistentes a 12000 Bar o con una combinación de ultra alta presión y altatemperatura. Este tratamiento se utiliza en productos a base de frutas y debecombinarse con otras barreras (pH, T, envasado).

Ultrasonido:
Vibraciones de frecuencia muy alta (no percibidas por el oído humano) queproducen ciclos de compresión y expansión, y el
fenómeno de cavitación. La implosión genera zonas con muy alta presión ytemperatura, que pueden afectar la estructura celular. El efecto letal enmicroorganismos es muy bajo y, en el caso de esporas, insignificante. Debido ala intensidad requerida y su efecto dañino en las características delproducto, no se aplica como única barrera.

Envasado:
Para la mayoría de los alimentos, el envasado es necesario para preservar sucalidad y protegerlos contra el daño durante el almacenamiento y la distribución.Actúa como barrera para prevenir la entrada de microorganismos, insectos,suciedad, etc., e incluso contra la transferencia o pasaje de vapor de agua,gases y aroma.
Envasado al vacío: el envase se evacua y cierra dejando una cantidad muy pequeñade aire, especialmente O₂, en contacto con el alimento. En muchoscasos, la concentración de CO₂ aumenta considerablemente, retrasandoel proceso y determinando el tipo de microorganismo que puede crecer. El envasedebe tener muy baja permeabilidad al O₂ y otros gases. Se debe tenerespecial cuidado en el proceso térmico, ya que en estas condiciones crecenmicroorganismos anaerobios como el Clostridium Botulinum.
Envasado en vacío moderado: el producto se almacena bajo una presión deaproximadamente 400 mBar a temperatura de congelación. La cantidad de O₂disponible para el alimento es 1/3 de lo normal, por lo que se retrasa elcrecimiento de microorganismos alteradores. Los envases que se utilizan puedenser rígidos- herméticos o bolsas plásticas.
Envasado activo: se cambia la composición de la atmósfera en el envase (porejemplo, se reduce el contenido de O₂ a menos del 0,5%). También sepuede introducir en el envase etanol.
Envasado aséptico: los alimentos, luego del proceso térmico, se transfieren arecipientes estériles y herméticamente sellados bajo condiciones asépticas.Normalmente el envasado aséptico es una combinación de varias barreras.
Revestimientos comestibles: dan al alimento una capa superficial protectora (porej. El encerado de frutas). En la actualidad los revestimientos comestibles queprotegen al alimento contra el deterioro por microorganismos, así como contrala perdida de calidad, se desarrollan en base a proteínas, almidones, ceras, lípidos,etc. Además se desarrollan revestimientos que incluyen compuestos antioxidantesy antimicrobianos de grado food. Esto permitirá usar cantidades reducidas deaditivos, por que los revestimientos se fijan a la superficie del producto, quees donde se requiere la principal protección. El envasado siempre se usa encombinación con otras barreras, con la excepción de frutas, como por ej. lasnaranjas.

Tecnología de Atmósferas Controladas y Modificadas
El aire está constituido por un 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y el restopor dióxido de carbono, y otros gases. Una modificación producida en estasproporciones, modificaría sensiblemente la actividad respiratoria de losalimentos. Un aumento en la concentración de CO₂(tiene cierto efectoantimicrobiano) y/o una disminución de la de O₂, disminuiría laactividad respiratoria, alargando la vida útil de los alimentos. Sin embargo,los cambios deben ser controlados exhaustivamente para evitar alteracionesfisiológicas en tejidos vivos, o alteraciones microbianas debido a laproliferación de microorganismos anaeróbicos.
Industrialmente se utilizan dos tipos de atmósferas:

1. aquellas en las que la concentración de O₂ y CO₂ ha sido modificada hasta la obtención de una concentración total igual a la del O₂ en el aire (21%) y
2. aquellas en las que la concentración total de O₂ y CO₂ se ha reducido hasta una concentración final de 4.5%

El primero de éstos, se utiliza tanto en el almacenamiento en atmósferasmodificadas (MAS) como en el almacenamiento en atmósferas controladas (CAS),mientras que el segundo solamente se usa para el CAS.

Almacenamiento en atmósfera modificada(MAS):
Los productos se almacenan en espacios herméticos con atmósfera modificada,creada por el proeso de respiración de los productos. El nivel de O₂disminuye y el nivel de CO₂ aumenta. El total de estos dos gases esalrededor del 20 %. El almacenamiento en atmósfera modificada sólo se utilizapara almacenamiento refrigerado de frutas y hortalizas.

Almacenamiento en Atmósfera Controlada (CAS):
Los productos se almacenan en espacios herméticamente y refrigerados, donde secrea una atmósfera modificada que es continuamente controlada y regulada paraque se mantenga constante, retrasando así los procesos de degradación decalidad. Se usa siempre en combinación con otras barreras.
Se utiliza en alimentos que maduran después de su recolección y se deteriorancon rapidez incluso a su temperatura óptima de almacenamiento. La composicióngaseosa de la mezcla debe ser vigilada cuidadosamente, los sistemas másmodernos son monitoreados con computadoras. Los depósitos de atmósferacontrolada poseen una humedad relativa más elevada (90-95%) que los frigoríficosnormales, porque así los alimentos se mantienen frescos por más tiempo y sereducen las pérdidas. Los efectos sobre e alimento del almacenaje en atmósferacontrolada perdura aún después de este. Las composiciones gaseosas óptimasdeberán ser determinadas para cada alimento, (las cuales se hallan tabuladas atales efectos), al igual que la construcción del depósito, las instalaciones ysu manejo.

Desventajas:

• Las bajas concentraciones de O₂ y las elevadas concentraciones de CO₂ requeridas para inhibir el crecimiento de bacterias resultan tóxicas para muchos alimentos.
• Las condiciones pueden provocar un aumento en la concentración de etileno, acelerando la maduración y provocando alteraciones fisiológicas.
• Una descompensación en la composición gaseosa puede provocar cambios en la actividad bioquímica de los tejidos, produciendo off flavors o produciendo pérdidas de los aromas propios del alimento.
• La mayoría de las frutas y verduras tienen un límite de tolerancia a la composición de la atmósfera, dependiendo del tipo de cultivo, grado de madurez, y las condiciones durante el almacenamiento.
• Diferentes cultivos de la misma especie responden de manera desigual frente a las mismas concentraciones.
• Alto costo: dos veces superior al del almacenamiento refrigerado.

Envasado en Atmósfera Modificada (MAP):
Se crea en el envase una atmósfera con composición de gas diferente al aireatmosférico. El volumen del producto es casi igual que el volumen del aire enel envase. Los gases más importantes son el O₂ y el CO₂ .El envase debe tener muy baja permeabilidad a los gases, excepto para frutas yvegetales frescos, donde se necesita una cierta permeabilidad para prevenircondiciones anaerobias.
En el envasado en atmósfera modificada de alimentos no-respiradores("muertos") se usa un alto contenido de CO₂ (>20 %) y unbajo contenido de O₂ (<0,5 %). La temperatura de almacenamientodebe mantenerse baja (< 5ºC) para aumentar el efecto del CO₂.
En el envasado en atmósfera modificada de productos que respiran("vivos") como frutas y hortalizas frescas, una vez que la atmósferacambió al nivel deseado, la tasa de respiración de los productos deberíaigualar la difusión de gases a través del material del envase para lograr unaatmósfera equilibrada. La concentración de O₂ debe mantenersesuficientemente alta para impedir la respiración anaerobia. Dado que la tasa derespiración y la permeabilidad de gas cambia con la temperatura, el envasado enatmósfera modificada para productos que respiran es complicado.
Esta barrera se usa combinada con otras, especialmente con refrigeración.
El alimento se envasa en un material con la adecuada permeabilidad al vapor de H₂O,O₂, N₂ y CO₂ y una vez envasado, y antes delcierre, se sustituye el aire por una mezcla controlada de gases. Los cambios enesa composición durante el almacenamiento dependerá de:

• La actividad respiratoria de los alimentos y por ende la temperatura de almacenamiento.
• La permeabilidad de los materiales que constituyen el envase.
• La humedad relativa del ambiente, que afecta a la permeabilidad de algunos materiales de envasado.
• La relación superficie del envase/cantidad de alimento que contiene.

El efecto producido sobre los alimentos es importante ya que alarga la vidaútil del mismo, que a modo de ejemplo, puede ir de los días a meses.

Beneficios del Uso de Tecnologías de Atmósferas Controladas y Modificadas

• Reducción del desperdicio a través de la distribución, y mejoras en la calidad a nivel del consumidor (aumento del valor agregado del alimento)
• mayor retención de:
  • Color
  • Humedad
  • Flavor
  • Madurez
  • Propiedades nutritivas
• Ampliación del radio de distribución
• Mayor rentabilidad a largo plazo.

El envasado en atmósfera modificada (MAP) es una tecnología en la que elalimento está empaquetado en un material de alta barrera, en el cual el aire decabeza es reemplazado por un gas o mezcla de gases. El papel de esta mezcla degases es retardar la velocidad de respiración del producto empaquetado, parareducir el crecimiento microbiano y retardar la putrefacción de las enzimas.
Bajo condiciones óptimas de MAP, la alta calidad de los alimentos puede durarpor muchos mas días o semanas, sin causar riesgos de salud.
Los consumidores hoy en día buscan productos de alta calidad, frescos, mínimamenteprocesados, con pocos conservantes y seguros. El MAP es un buen método parasatisfacer tales demandas.
N₂: Previene la oxidación, detiene el crecimiento de microorganismosaerobios obligados y puede ser usado como gas de relleno porque tiene bajasolubilidad en agua.
O₂: Previene el crecimiento de microorganismos anaerobiosobligatorios, muchos de los cuales son tóxicos.
CO₂: Tiene efecto bacterioestático, generalmente inhibiendo elcrecimiento microbiano.

Para extender el tiempo de vida de los productos MAP es importante tener el númerode microorganismos patógenos bajo.
La primer barrera es el CO₂, pero no es la única. Considerarparticularmente la variedad, los patógenos psicotrópicos, barreras adicionalescomo pH, a_w, temperatura, puede ser bueno para crear conseguridad los productos MAP.
Los prerrequisitos adicionales para una buena aplicación de la tecnología MAPpara productos que no respiran, son una alta calidad de las materias primas,producción higiénica y un buen sistema de diseño.

Almacenamiento icobárico (baja presión):
El producto se almacena a temperatura de refrigeración bajo una presión de 10a 100 mBar, y con frecuencia con circulación constante de aire fresco a altahumedad relativa ( 80 – 100 % ). El O₂ disponible para el productoes mucho más bajo de lo normal y el tiempo de almacenamiento de productos hortícolaspuede prolongarse considerablemente. Se usa en combinación con otras barreras.

Microestructura:
En ciertos alimentos los microorganismos presentes no están distribuidosuniformemente y su crecimiento se limita a áreas especificas("refugios") del producto, desde las cuales influencian el proceso demaduración de todo el alimento. En emulsiones agua en aceite el crecimiento selimita a las gotitas de agua, las cuales pueden perder su integridad debido a lacoalescencia. En salchichas fermentadas o quesos el crecimiento bacteriano estainmovilizado en pequeñas cavidades, en las cuales las bacterias están enfuerte competencia unas con otras y desde las cuales influyen en el proceso demaduración de todo el alimento. El numero, tamaño y distancia de los refugiosmicrobianos en dichos alimentos y por lo tanto la seguridad, estabilidad ycalidad de los productos puede ser influenciada por medios tecnológicos. No esaplicable como única barrera.

Actividad de agua (a_w)
Es la relación entre la presión de vapor del agua del alimento y la del aguapura a la misma temperatura. La a_w influencia el crecimiento, laresistencia y la supervivencia de microorganismos y la tasa de reacción de lamayoría de los procesos de degradación de la calidad. En general, lasbacterias son menos tolerantes a una a_w reducida que las levaduras yespecialmente los mohos. La a_w puede ser reducida por deshidratacióno por adición de solutos como sal, azúcar, etc y bajando la temperatura. Muypocos microorganismos y ningún patógeno crece a a_w menor que 0,7.Se suele combinar la a_w con otras barreras, en alimentos secos puedeser única barrera. Normalmente es necesario un envase que actué como barreracontra el vapor de agua

PH
En alimentos crudos (sin procesar), el descenso del pH aumenta la estabilidadmicrobiológica. Esto se logra naturalmente por fermentación o artificialmentepor adición de acidulantes como ácidos orgánicos débiles. La mayoría de losmicroorganismos no crecen por debajo de un pH mínimo especificado, pero un pHtan bajo como para que no crezcan microorganismos produce perdida de la calidaddel alimento. Generalmente se combina pH con envasado y aditivos como Na Cl, ácidosorgánicos y refrigeración o calentamiento.

Generalmente se combina pH con envasado y aditivos, entre otros.
Potencial redox (Eh)
Indica el potencial de oxidación o reducción de un sistema alimenticio y seexpresa en mV. En general, los alimentos tienen un valor Eh (a pH 7)entre 300 y–200 mV. El Eh de un alimento esta influenciado por la eliminación de aire (O₂), la exclusión de luz, la adición de sustancias reductoras (ac. ascórbico,sacarosa, etc), el crecimiento de bacterias, la presencia de nitrito, latemperatura y especialmente el pH. El Eh determina el crecimiento demicroorganismos aerobios (Por ej. Pseudomonas) o anaerobios (Por ej. Clostridia)e influencia el color y flavor del alimento.
Se usa en combinación con el curado, refrigeración, envasado, etc.

Sal (NaCl)
La adición de sal tiene como principal efecto la reducción de a_w,pero tiene por sí misma efecto bacteriostático. Actualmente se prefierenalimentos con bajo contenido de sal, por lo que debe ser combinada con otrasbarreras. El curado es el proceso de la adición de NaCl y otros ingredientescomo nitrito.
Un producto estable debe contener al menos 27 g sal / 100 g agua (a_w< 0,7) para inhibir el crecimiento y formación de toxina de ClostridiumBotullinum tipo E en pescados a 15°C, debe haber al menos 4,5 g sal / 100 gagua. El curado se suele combinar con barreras de envasado, refrigeración,ahumado, etc.

Nitrito (NaNO₂)
En el curado de carne casi siempre la sal se usa combinada con nitrito (onitrato).
Al nivel usado comercialmente (y permitido por la legislación) inhibe elcrecimiento de unos cuantos microorganismos, dependiendo de la concentración,tipo de organismo, etc. Un aspecto muy importante es que el nitrito es mas bienefectivo contra bacterias esporo formadoras, especialmente clostridia. El efectodel nitrito es mayor en procesos donde se lo calienta junto con la carne dondeaparentemente se forma un compuesto especifico antibotulinico mas o menosidentificado. Esta actividad antibotulinica se debe a la inhibición de ciertasenzimas no – hemo, [Fe – S] . También se usa para dar a los productos cárnicoscurados un color rosado, pero además mejora el flavor y puede prevenir odisminuir los off-flavors. Siempre se combina con otras barreras.

Nitrato (NaNO₃ o KNO₃)
Su efecto es muy limitado y se debe a una pequeña reducción de la a_{w ,} peroen muchos productos, especialmente carnes, fue usado como "reserva" denitrito, dado que las bacterias reducen el nitrato a nitrito. Tiene un efectomuy limitado y siempre se usa en combinación con otras barreras, especialmentesal.

CO₂
Esta presente en la atmósfera a una concentración de aproximadamente0,03%. Una concentración mayor reduce la velocidad de muchos procesos dedegradación de calidad en alimentos, y a una concentración mayor del 20%, elcrecimiento de la mayoría de las bacterias alteradoras es reducido o inhibido.Por esto en envasado en atmósfera modificada de la mayoría de los alimentosque no respiran, se usa una concentración de CO₂ mínima del 20 %.En alimentos que respiran, un aumento de la concentración de CO₂reduce la respiración y así aumenta la vida útil. Una concentración muyalta, resulta en desordenes en la calidad de la mayoría de frutas y vegetalespero el limite critico (8 – 12 %) es distinto para distintos productos. Lasolubilidad del CO₂ aumenta drásticamente con temperaturas másbajas, hasta el punto de congelación del alimento. Se combina con envasado yrefrigeración.

O₂
Presente en la atmósfera a una concentración de aproximadamente 21%. Lamayoría de los organismos (incluyendo humanos) prefieren dicha concentración,y en la practica una disminución en la concentración de O₂ puedeser considerada como una barrera. A bajas concentraciones de O₂ elcrecimiento de la mayoría de los microorganismos (pero no de todos) es reducidoo inhibido, el nivel de respiración de los alimentos que respiran disminuye yse reduce la velocidad de muchos procesos de la degradación de la calidad(oxidación). Así, la ausencia de O₂ debería mejorar la calidad yseguridad. De todos modos, este no es el caso para los productos que respiran ypara las carnes refrigeradas expuestas a la venta al por menor, el O₂es necesario para mantener un color rojo brillante. En alimentos donde puedecrecer Clostridium Botulinum algunas autoridades consideran las condicionesanaeróbicas como un riesgo para la salud. Se combina con otras barreras,especialmente refrigeración y a menudo también envasado

Ozono
Es un gas soluble en agua con poderosas propiedades oxidantes. Cuando se loexpone al agua, se descompone rápidamente a O₂ , y esto limita suuso. También lo afecta la temperatura, el pH y la materia orgánica presente.El efecto letal en microorganismos se debe a la fuerte actividad oxidante,probablemente apuntando a Aminoácidos, ARN y ADN. El tratamiento con ozonodestruye particularmente bacterias Gram - . Mohos y levaduras son masresistentes que las bacterias y para la destrucción de esporas se requiere unamuy alta concentración de ozono.
Hay unas cuantas aplicaciones del ozono en la industria alimenticia.
La esterilización de especias requiere 30 - 135 g / m, para reducir lamicroflora en carne de aves se requiere 2,3 g m y para saneamiento del aire encuartos de almacenamiento refrigerado para carnes, se considera apropiada unaconcentración de ozono de 0,3 g / m
El ozono nunca debe usarse para alimentos susceptibles a la rancidez y otrasreacciones de deterioro de calidad causadas por la oxidación. En muchos paíseshay limites legales para la máxima concentración de ozono en áreas detrabajo, nunca se usa como única barrera.

Ácidos orgánicos y sus sales
Los ácidos orgánicos o sus sales se usan para ayudar a la preservación de unaamplia variedad de alimentos.
En la mayoría de los países el tipo y cantidad de ácido orgánico escontrolado por las agencias gubernamentales y las cantidades permitidas suelenser pequeñas en comparación con las cantidades presentes naturalmente enfrutas y productos fermentados. Los ácidos de cadena corta como el acético,benzoico, cítrico, láctico, propiónico y sórbico y sus sales son los mas comúnmenteusados. La principal responsable de la actividad antimicrobiana es la moléculano disociada. Generalmente los ácidos orgánicos son más efectivos enalimentos con pH menor a 5,5, aunque los alquilésteres del ácidoparahidroxibenzóico tienen efecto en alimentos con pH cercano a 7 y los ácidospropiónico y sórbico tienen efecto en alimentos con pH 6 a 6,5. Los ácidosorgánicos difieren en sus efectos contra mohos, levaduras y bacterias. Muchascombinaciones de ácidos orgánicos y otras barreras son sinérgicos.

• Ácido Láctico, Lactato: es considerado el ácido menos efectivo como conservante, afecta a distintas bacterias patógenas; inhibe bacterias esporoformadoras a pH 5 e inhibe el crecimiento de levaduras acido-tolerantes, y en algunos casos inhibe la formación de micotoxinas.
• Ácido Acético, Acetato: se usa ampliamente como conservante. Su modo de actuar es idéntico al de los otros ácidos. Su habilidad inhibitoria generalmente se considera mejor contra las bacterias que contra los mohos y levaduras. Su alto pKa hace muy importante considerar el pH del alimento dado, al evaluar el efecto de la adición de acetato por razones de conservación. En carnes, el acetato es efectivo contra Listeria monocytogenes y otros patógenos
• Ácido Ascórbico e Isoascórbico: tienen varios efectos en los alimentos. En algunos, pueden actuar sinergeticamente con nitrito para inhibir el crecimiento celular. En carnes curadas envasadas, incrementan el efecto anti-clostirico del nitrito. En carne fresca envasada en atmósfera modificada, el ascorbato puede actuar como antioxidante, estabilizador del color. En otros alimentos, puede actuar como antioxidante o sinérgico en presencia de otros antioxidantes. El ácido ascórbico también se usa para reducir el pH. Se combinan con otras barreras.

Sulfito (SO₂):
Las fuentes de SO₂ son sales disueltas. Es un aditivo multifuncional:

• Antioxidante: previene oxidación, minimiza los cambios de color y estabiliza la vitamina C.
• Inhibidor Enzimático: inhibe reacciones químicas y enzimáticas como el pardeamiento
• Inhibidor de la Reacción de Maillard: previene el pardeamiento no enzimatico
• Agente reductor: Modifica la reologia de la harina

Agente antimicrobiano: Inhibe el crecimiento de mohos y levaduras enproductos de bajos pH y a, e inhibe bacterias Gram-negativas en alimentos conaltos pH y a.
Principalmente se lo aplica en vegetales, frutas y bebidas. Su reactividad esmuy alta, pero durante el almacenamiento y procesamiento (térmico) hay grandesperdidas. Se lo combina con otras barreras.

Ahumado:
Se lo usa para dar color y sabor a carnes. Es un efectivo medio para inhibir elcrecimiento indeseado de mohos. Durante este proceso al reducirse la a_wpor secado de superficie, se reduce el numero de bacterias. Igualmenteimportante es que el ahumado natural contiene una variedad de compuestos orgánicos,especialmente los fenólicos, con efectos antimicrobianos y/o antioxidantesestos compuestos se absorben en la superficie del producto y contribuyen a lapreservación. Se lo combina siempre con otras barreras, especialmente curado,refrigeración y envasado.

Fosfatos:
Polifofatos y Pirofofatos. Se usan como aditivos en varios alimentos,principalmente para mejorar la capacidad de unión del agua. Pueden incrementarel pH. Algunos tienen actividad antimicrobiana y algunos tienen efectoantioxidante. Se combinan con otras barreras.

Glucono--Lactona (GDL):
Se hidroliza lentamente a ácido glucónico, reduciendo el pH, lo que daventajas durante el proceso y también contribuye a la seguridad y estabilidad.Se combina con otras barreras.

Fenoles:
Se usan para prevenir o reducir el deterioro oxidativo de los alimentos. Algunos(BHA, BHT, TBHQ) tienen efecto antimicrobiano especialmente en combinación conotras barreras, no pueden actuar como única barrera y se los combina parareducir el deterioro de calidad.

Agentes Quelantes:
Se los usa por sus propiedades antioxidantes, principalmente por su habilidadpara eliminar los efectos pro-oxidativos de los metales. Algunos estánpresentes naturalmente en los alimentos, pero los más comúnmente usados soncitratos, lactatos, pirofosfatos y EDTA. No se los considera antimicrobianos porsi mismos, pero pueden potenciar a otros agentes antimicrobianos. No se usancomo única barrera

Agentes para tratamientos de superficie
Este grupo incluye sustancias que inhiben el crecimiento de mohos. El difenilo yo-fenilfenol están autorizados para ser usados sobre las cáscaras de frutas cítricas,estos conservantes deben ser la única barrera extrínseca para frutas cítricas.

Etanol
Fue propuesto como un controlador de la atmósfera dentro del envase o como unafuente de vapor en alimentos envasados.
Fue presentado, en varios papers y patentes, para incrementar la duración delpan, la pizza, los productos de panadería y las pastas rellenas.
Inhibe el crecimiento microbiano, mata las células o bloquea la glucólisis ysu metabolismo.
Desde el punto de vista químico, el etanol puede ser considerado como un análogoal agua. En mezclas de etanol y agua, la hidrólisis del etanol compite con ladel agua durante la formación de puentes de hidrogeno. Afecta las propiedadesdel agua, de hecho se lo conoce por su fuerte capacidad de reducción de la a_w(disminuyendo la actividad celular). A su vez, también compite con otras moléculascomo las proteínas.

En los alimentos puede estar presente como:

• Un producto de fomentación en bebidas alcohólicas o alimentos fermentados.
• Un ingrediente en dulces (bombones, etc).
• Un residuo luego de la cocción en producto de panadería con levadura fermentada.
• Un aditivo (cuando se lo permite) en alimentos de humedad intermedia.

En general se requieren alta concentraciones para inhibir el crecimientomicrobiano, matar células o bloquear la glucólisis y el metabolismo, peroaltas concentraciones cambian la naturaleza física del medio ambiente acuoso.La concentración efectiva varia con el tipo de microorganismo y las condicionesdel medio. En muchos casos el principal daño lo causa en la membrana celular,aunque claramente afecta las propiedades de todas las moléculas biológicas enalgún grado.
Es la única barrera en bebidas espirituosas y licores. También se lo combinacon otras barreras.

Propilenglicol
Es un humectante que puede usarse para reducir la a_w en alimentos dehumedad intermedia (IMF). Puede tener algún efecto antimicrobiano y se usa parainhibir mohos. Nunca se usa como única barrera; además en mucho países su usoesta prohibido.

Especias y Hierbas
Muchas tienen propiedades antioxidantes y/o antimicrobianas que puedencontribuir a la estabilidad y seguridad de los alimentos. Sus componentes másactivos parecen ser los compuestos fenólicos y los aceites esenciales. De todosmodos la concentración de especias y levaduras necesaria para que actúen comoantimicrobianas es mucho mayor que la concentración organolépticamenteaceptable por los consumidores. No se usa como única barrera

Lactoperoxidasa
Es un sistema natural cuya actividad antimicrobiana se debe a la formación dehipotiocianato de corta vida y posiblemente otros compuestos antimicrobianos porla oxidación de tiocianato en presencia de H₂O₂. En laleche de vaca, el sistema puede activarse por la adición de carbonato de sodio,peroxihidrato y trocianato de sodio. No se usa como única barrera.

Lisozima:
Es un sistema enzimático natural en animales que puede retardar el crecimientomicrobiano, y se lo usa comercialmente para control de la fermentación láctica.No se lo usa como única barrera.

Flora competitiva
El ejemplo más llamativo es la fermentación, en la cual el crecimiento"espontáneo" de los distintos tipos de microorganismos puede cubriral alimento completamente y por su mera magnitud, ayudada por factores extrínsecoso intrínsicos relacionados con el alimento en cuestión, puede detener oinhibir el crecimiento de otros microorganismos. No se usa como única barrera.

Cultivos Iniciadores (starters)
Alimentos tradicionales conservados con la ayuda de microorganismos incluyenproductos lácteos, vegetales, vino, etc. Las bacterias ácido lácticas sonparticularmente apropiadas en la conservación de alimentos ya que reducen elpH, actúan como antagonistas o producen metabolitos antimicrobianos (porejemplo, bacteriocinas). Casi siempre se lo combina con otras barreras. Antibióticos:Generalmente el uso de antibióticos de amplio espectro esta prohibido enalimentos. Se ha probado un amplio rango de sustancias parecidas a los antibióticos,pero solo unas pocas están permitidas y se usan. No se permite su uso como únicabarrera.

Antibióticos
Generalmente el uso de antibióticos de amplio espectro esta prohibido enalimentos. Se ha probado un amplio rango de sustancias parecidas a los antibióticos,pero solo unas pocas están permitidas y se usan. No se permite su uso como únicabarrera.
Bacteriocinas: Aplicación Potencial en la Preservación de los Alimentos
Los BACTERIOCINAS son pequeñas proteínas producidas por algunas bacterias.
Día a día crece la duda sobre la seguridad de los conservantes químicostradicionales, como el nitrito y el propionato, se esta desarrollando un nuevointerés en los conservantes naturales como los Bacteriocinis.
Los BACTERIOCINAS tienen una acción bacterial contra un limitado rango deorganismos. Producen Escherichia Coli y Staphylococus aureus, que no sonutilizables para aplicaciones de comida. La más interesante fuente deBACTERIOCINAS es la bacteria del ácido láctico (LABs), usada para lafermentación de alimentos.
El hecho de que los productos fermentados contengan naturalmente estosmicroorganismos, y sean consumidos sin ningún efecto negativo para la salud,significa que las LABs son considerados organismos seguros.
La preservación por métodos naturales se ha vuelto el gran desafío para laindustria de los alimentos. Todos los alimentos pueden ser procesados usando métodosfísicos que los vuelven microbilogicamente sanos. Sin embargo, esos alimentosson invendibles porque los consumidores prefieren el flavour natural y fresco.
A pesar de su gran potencial, el uso de BACTERIOCINAS es negligente en comparacióna los aditivos químicos.
El rango de actividad antimicrobial es estrecho y no se extiende hacia laGram-negativa, que suele ser la primera causa del envenenamiento por comidas.
Dadas las limitaciones anteriores, la biopreservación es la llave natural haciael futuro; pero en la actualidad no es frecuente la utilización de este método.

Hay barreras que no han sido muy usadas y cuyo efecto es mas bien incierto.

Monolaurina
Es un éster del ácido láurico con propiedades emulsionantes y un amplioespectro antimicrobiano contra bacterias Gram positivas, mohos y levaduras.

Ácidos Grasos Libres
Según el grado de saturación y el largo de la cadena, algunos tienen efectoinhibidor de bacterias. Para las concentraciones que se requieren para esteefecto hay cambios organolépticos detectables. Citosano: es un polisacárido dealto peso molecular que inhibe significativamente el crecimiento de ciertoshongos.

Cloros
Los más usados son los hipocloritos. Se usan como desinfectados. En algunos paísesno se permite el contacto de soluciones cloradas con productos crudos, en otros,el cloro residual, luego del procesamiento y envasado, debe estar por debajo deun nivel máximo.

Citosano
Es un polisacárido de alto peso molecular que inhibe significativamente elcrecimiento de ciertos hongos.
Deshidratación Osmótica y Revestimiento Comestible
La deshidratación osmótica y el revestimiento comestible representan dosformas de aplicar la tecnología de barreras a los alimentos sólidos sinafectar su integridad estructural.
La primera, deshidratación osmótica, es directa; consiste en impregnar trozosde comida en soluciones altamente concentradas.
La segunda, revestimiento comestible, es menos usada y consiste en poner unacapa superficial, comestible, que tiene una alta concentración de algunasustancia conservante, por ejemplo, agentes antihongos y antioxidantes.

Reacción de Maillard
Las propiedades antioxidantes de Maillard son reconocidas por varios autores porsu habilidad para desacelerar la oxidación de los lípidos, también inhibe laactividad enzimática.
Los productos intermediarios de esta reacción pueden ser el dióxido de carbonoy el agua, los productos finales son polímeros.
El producto de la reacción de Maillard afecta al color, al flavor y a otraspropiedades físico-químicas de los alimentos.

Conservación de alimentos por Ultra Alta Presión (UHP)
La técnica Ultra Alta Presión, (Ultra High Pressure, UHP) se usa como técnicade preservación. Una ventaja es que puede inactivar ciertos microorganismos,los que no son afectados con otras técnicas de preservación. La combinaciónde un tratamiento de calor medio con UHP demostró ser una técnica efectivapara una serie de productos alimenticios.
La inactivación de microorganismos por el tratamiento UHP fue dramáticamentereducida en alimentos con actividad del agua por debajo de 0.94. la resistenciade los microorganismos a UHP debe ser a pH 3-8. para una adecuada in activaciónde esporas bacterianas se requieren presiones sobre 8000 Kg/cm² yaltas temperaturas.
El procedimiento a seguir con alimentos preempaquetados en containers hechos demateriales plásticos comerciales es el siguiente. Se los cargan dentro de unrecipiente a alta presión rellenado con agua del grifo, se cierra elrecipiente, la presión interna sube hasta el valor necesario y luego baja a lapresión ambiental; se abre el recipiente, se saca el agua y se seca. Elalimento ya empaquetado esta listo para su distribución.

Mano-Termo-Sonicación (MTS)
Una nueva combinación de procesos para la inactivación microbiana que incluyecalor y ultrasonido bajo presión. La presión fue necesaria para obtener MTSletalidad a temperaturas por debajo del punto de ebullición. La combinación decalor y ultrasonido bajo presión incrementa mucho mas la letalidad de lostratamientos de calor permitiendo una reducción drástica en el tiempo y/otemperatura del proceso de calor.
La inactivación microbiana por MTS sigue, como los procesos de calor, unaprimera reacción modelo cinética que predice un buen efecto de inactivación.Como consecuencia MTS puede ser una alternativa ventajosa para los procesos decalor.

Inactivación Fotodinámica de Microorganismos
La acción fotodinámica comienza cuando un fotosensor absorbe luz de unalongitud de onda específica en presencia de oxígeno. Esto causa oxidación, loque produce efectos químicos y biológicos. Los efectos biológicos incluyen dañosde la membrana, mutagénesis, interferencia del metabolismo, reproducción, etc.
Fotosensores exógenos pueden crear especies reactivas las que pueden causar dañosy muertes al sistema biológico. Las especies reactivas fueron pensadas para serproducidas por dos mecanismos llamados REACCIÓN TIPO 1 y REACCIÓN TIPO 2.
Reacción tipo 1: Mecanismo de fotooxidación que envuelve la interaccióndirecta del sensor excitado con el substrato obtenido en formaciones radicales ysubsiguiente reacción con oxígeno.
Reacción tipo 2: El camino de la fotooxidación que envuelve la energíatransferida al dioxígeno generando una molécula simple de oxígeno, unoxidante activo que media la fotooxidación.

Preservación de jugos de frutas
Como ya se menciono, los consumidores no son partidarios del agregado deconservantes químicos a los alimentos. Pero pese a las preferencias de losconsumidores la aplicación de conservantes a este tipo de productos estatotalmente justificada, ya que su presencia es menos dañina que su ausencia,impide el desarrollo tóxico y el deterioro microbiano.
Debe ser aclarado que el uso de conservantes envuelve menos riesgo que el no-usode ellos, ya que previenen la formación de hongos.
El uso de conservantes es justificado dado que las temperaturas altas a las quedebiera ser sometido el jugo de fruta, para matar a los microorganismos,produciría cambios en el flavour, decoloración y perdidas de nutrientes. Poreste motivo es que la sanidad de los jugos de fruta es asegurada con lacombinación de conservantes y de otras barreras.

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