Alteraciones de los Alimentos
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LICENCIATURA EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS QUÍMICA DE LOS ALIMENTOS Alteraciones de los Alimentos Dra. Roxana Verdini [email protected] 2016 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Todo cuerpo vivo nace, se desarrolla, se degrada y muere. g p Los alimentos p por su naturaleza biológica no escapan a esta regla general su descomposición es pues un fenómeno natural. Los tejidos vivos son resistentes a la acción degradativa de los microorganismos, pero una vez muertos son consumidos por fuerzas biológicas de uno u otro tipo. Por esta razón para prevenir el deterioro de los tejidos animales y vegetales se debe: conservar el alimento para su uso, excluir de él las otras fuerzas naturales. naturales 2 Alteraciones de Los Alimentos Frescos En los tejidos de los organismos vivos, vivos sus componentes están en un equilibrio dinámico, determinado por el tipo de organismo o por el tipo de su metabolismo y por el medio ambiente. ambiente Los cambios bioquímicos que se producen en dicho organismo vivo son extremadamente importantes, puesto que afectan a la conservación,, relacionada con la calidad del alimento. Ahora bien, desde el punto de vista de la conservación, interesan únicamente aquellos cambios que se producen en los alimentos cuando sus procesos bioquímicos han perdido su naturaleza original, por lo que en consecuencia se ha destruido su balance metabólico y se alteran las secuencias normales de las reacciones enzimáticas. 3 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Desde el momento en q que el alimento se cosecha,, se recoge g o se sacrifica, comienza a pasar por una serie de etapas de descomposición progresiva. progresiva Según el alimento, esta descomposición puede ser muy lenta, como en el caso de las semillas o las nueces, por ejemplo, o puede ser tan rápida que vuelve prácticamente inutilizable a un alimento en pocas horas. La carne, carne el pescado y las aves se deterioran rápidamente a temperatura ambiente. Lo mismo ocurre en el caso de varias frutas y hortalizas de hojas verdes comestibles,, así como la leche cruda y muchos otros productos naturales. 4 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Los alimentos industrializados se elaboran con materias primas que pueden ser estacionales o que están a grandes distancias del establecimiento elaborador. Se requiere de métodos adecuados de almacenamiento y transporte de las materias primas. Las zonas donde se lleva a cabo la venta y el consumo habitualmente se encuentran a grandes distancias del establecimiento elaborador. S requiere i d métodos ét d d d d almacenamiento l i t Se de adecuados de y conservación de los productos alimenticios. 5 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Todos los alimentos pueden sufrir deterioros en distintos grados: Productos de conservación mas o menos prolongada: estables: no se suelen alterar, salvo que se manipulen en forma descuidada (azúcar, legumbres, etc.), inestables: cuando necesitan una manipulación adecuada (papas, (papas frutas, frutas etc.). etc ) Productos de conservación limitada o alterables: que pueden ser frescos o semifrescos y que requieren de inmediato un tratamiento tecnológico para evitar que se alteren en poco tiempo (carne, leche, pescado, etc.). 6 Alteraciones de Los Alimentos Frescos MIRANDO DESDE EL ALIMENTO su deterioro presenta un carácter diferente dependiendo del tipo de cambios que intervengan: Cambios no microbianos: en los alimentos se producen cambios que el consumidor no puede percibir y que sólo pueden detectarse por medidas de laboratorio y otros cambios que pueden ser percibidos sensorialmente. Cambios producidos por microorganismos: los producen los cambios indeseables más microorganismos g p graves en los alimentos perecederos causando pérdidas substanciales de nutrientes y considerables cambios en las características externas. 7 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Cambios no microbianos: j : Ej. el valor nutricional de algunos componentes puede ser seriamente afectado por: pérdida de azúcares, variaciones en el contenido y composición de sustancias nitrogenadas, gradual oxidación y pérdida de vitaminas. 8 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Cambios no microbianos: j Ej.: cambios por respiración en la post-cosecha de frutas y hortalizas: cambios en el color que se ponen de manifiesto por oscurecimientos no deseables o con modificaciones del color, color alteraciones en el sabor y aroma, o palatabilidad, ya que las temperaturas elevadas favorecen la desaparición de sustancias volátiles y componentes aromáticos del producto. 9 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Cambios no microbianos: j Ej.: la descomposición de las proteínas y el enranciamiento de las grasas también producen la aparición de olores y sabores extraños. varios de los cambios no microbianos facilitan la propagación de los microorganismos. microorganismos cuando se procesan los alimentos, no sólo deben ser protegidos de la contaminación microbiana sino que también se deben eliminar los cambios no microbianos indeseables. 10 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Cambios producidos por microorganismos j Ej.: Los microorganismos representan el agente más activo de alteración de los alimentos debido a su elevadísima velocidad de reproducción en condiciones adecuadas. Están dotados de una carga enzimática notablemente desarrollada y no existe en los alimentos compuesto que no sea atacado y degradado por al menos una especie microbiana. 11 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Las CAUSAS que producen la alteración en los alimentos se pueden clasificar en: físicas, químicas, biológicas. Alteraciones por causas físicas Las alteraciones por causas físicas pueden aparecer durante la manipulación, preparación o conservación de los productos. En general, no perjudican, por sí solas, la comestibilidad del alimento, pero sí su valor comercial. 12 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Alteraciones por CAUSAS FÍSICAS Í Los daños q que p pueden p producirse durante la recolección mecánica: golpes durante la manipulación, heridas, etc. La evaporación del agua en la superficie del alimento como consecuencia de las condiciones ambientales: Los alimentos donde la desecación puede ser importante son las canales de carnes y las frutas y las verduras frescas. Los vegetales con tejidos rígidos son mas sensibles a la desecación que los de tejidos blandos. 13 Alteraciones de Los Alimentos Frescos Alteraciones por CAUSAS QUÍMICAS Í y En esta clasificación se incluyen las alteraciones q que se manifiestan durante el almacenamiento de los alimentos pero cuya aparición NO ES DEBIDA a la acción de enzimas. enzimas Son alteraciones más graves que las físicas y con frecuencia pueden perjudicar la comestibilidad del producto. Entre las principales podemos mencionar el pardeamiento no enzimático, el enranciamiento de las grasas (no enzimático), etc. 14 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Pardeamiento no enzimático El p pardeamiento no enzimático (p (pardeamiento de Maillard)) se emplea para diferenciarlo del pardearniento enzimático que se observa en las frutas y hortalizas como consecuencia de su oxidación. Se produce inicialmente una reacción entre un grupo aldehído o cetona y los grupos amino de aminoácidos o proteínas 15 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Pardeamiento no enzimático p Sustratos de la reacción de Maillard - Compuestos carbonílicos: azúcares reductores (polihidroxicarbonilos) vitamina C vitamina it i K ortofenoles aromas naturales (vainillina y aldehído cinámico) productos de oxidación de lípidos 16 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Pardeamiento no enzimático Sustratos de la reacción de Maillard - Aminas y derivados: aminoácidos proteínas grupos –NH2 NH2 17 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Pardeamiento no enzimático 18 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Pardeamiento no enzimático y una serie de reacciones en las q Incluye que se p producen una serie de pigmentos de color pardo-oscuro y también modificaciones en el olor y sabor de los alimentos. alimentos Las modificaciones pueden ser: deseables: asados, tostados y frituras, indeseables: colores oscuros que se desarrollan durante el almacenamiento. 19 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Pardeamiento no enzimático p p Va acompañado por una reducción de la solubilidad de las proteínas, una disminución del valor nutritivo y la producción de sabores extraños. extraños El pardeamiento no enzimático se acelera por el calor y se observa en las operaciones de: cocción, cocción pasteurización, esterilización, 20 deshidratación. Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Pardeamiento no enzimático Durante el p pardeamiento no enzimático se p producen aldehidos y CO2, además de nuevos compuestos carbonílicos que pueden reaccionar entre sí, sí con los aldehidos o con las sustancias amino y producir, compuestos volátiles aromáticos, deseables o no tales como las pirazinas. no, pirazinas Entre las pirazinas se destaca la dimetilpirazina que es el constituyente del aroma de las papas fritas. Ad á ell pardeamiento d i t no enzimático i áti tili para producir d i Además se utiliza los aromas característicos de ciertos alimentos, como el 21 chocolate y el pan. Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Pardeamiento no enzimático g p Los p pigmentos responsables del color p producido en las fases finales del pardeamiento son las melanoidinas coloidales. Si las reacciones son muy intensas, no sólo producen sabores desagradables sino que se producen algunas sustancias potencialmente tóxicas, las premelanoidinas, que pueden contribuir a la formación de nitrosaminas, además de tener efecto mutagénico por sí mismas. 22 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Enranciamiento de los lípidos p Las g grasas y los aceites son susceptibles a sufrir reacciones de deterioro que reducen el valor nutritivo del alimento y forman compuestos volátiles que producen olores y sabores desagradables. el enlace éster de los aciglicéridos puede sufrir una hidrólisis química o enzimática, los ácidos grasos insaturados son sensibles a i d oxidación. id ió reacciones de 23 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Enranciamiento de los lípidos p p El deterioro de los lípidos se ha dividido en dos g grupos de reacciones: enranciamiento hidrolítico: se debe básicamente a la acción de las lipasas que liberan ácidos grasos de los triacilglicéridos enranciamiento oxidativo: se debe a la acción del oxígeno sobre las insaturaciones de los ácidos grasos. 24 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Enranciamiento de los lípidos g Las reacciones de oxidación p por la acción directa del oxígeno sobre los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados, con la consecuente formación de hidroperóxidos. hidroperóxidos Este tipo de rancidez se presenta comúnmente en lípidos con un alto contenido de ácidos grasos insaturados y es el deterioro más común de las grasas utilizadas en la industria alimentaria. La oxidación de los lípidos insaturados puede generar una gran i d d variedad d de t compuestos, que van d d desde t i sustancias polimerizadas hasta moléculas volátiles de bajo peso molecular, 25 que producen olores y sabores desagradables en el alimento. Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS QUÍMICAS Í - Enranciamiento de los lípidos p p La intensidad y los compuestos formados,, dependen en g gran parte de las condiciones de oxidación (temperatura, presencia de catalizadores estado de dispersión de la grasa, catalizadores, grasa tipo de ácido graso, cantidad de oxígeno disponible, etc.). Los ácidos grasos insaturados son más sensibles cuando están libres, su grado de insaturación aumenta su sensibilidad y la velocidad de oxidación. L actividad ti id d de d agua de d los l li t d ñ un papell La alimentos desempeña importante en la velocidad de oxidación, las temperaturas 26 aceleran considerablemente la oxidación así como la aireación. Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó g Las causas biológicas se p pueden subdividir en: enzimáticas parasitarias microbiológicas. i bi ló i 27 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Enzimas naturales de los alimentos p Las p plantas y los animales tienen sus p propias enzimas: la actividad de estas enzimas sobrevive a la recolección y al sacrificio. muchas veces se intensifica a partir de ese momento, debido a que las reacciones enzimáticas son controladas y equilibradas con mucha precisión en la planta o en el animal que vive y funciona normalmente: este equilibrio se rompe cuando el animal es sacrificado o la planta retirada del campo. 28 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Enzimas naturales de los alimentos p Las p plantas y los animales tienen sus p propias enzimas: si estas enzimas no son inactivadas, siguen catalizando reacciones químicas en los alimentos, algunas de estas reacciones dentro de un límite son deseables: la maduración de algunas frutas después de la cosecha o el ablandamiento de la carne, carne más allá del límite óptimo estas reacciones llevan a la descomposición de los alimentos ya que los tejidos debilitados son atacados por infecciones microbianas. 29 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Enzimas naturales de los alimentos g p p La célula vegetal presenta sistemas enzimáticos específicos: las enzimas que sintetizan y degradan los constituyentes de las paredes celulares (polisacáridos), las enzimas de la vía de la biosíntesis del etileno, las enzimas del ciclo de Calvin. Los dos primeros sistemas desempeñan un papel importante en los procesos de maduración del vegetal y posteriormente en los procesos de alteración de la célula vegetal. 30 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Enzimas naturales de los alimentos p p Esta alteración se manifiesta a nivel macroscópico por un ablandamiento de las frutas o de las hortalizas. Los golpes (causa física de deterioro) aceleran el ablandamiento, puesto que destruyen la integridad celular con liberación de hidrolasas contenidas en las vacuolas y porque estimulan la producción de etileno. Los cristales de hielo formados durante la congelación son j di i l para la l firmeza fi d las l frutas f t y hortalizas h t li l perjudiciales de por las mismas razones: liberación de enzimas que hidrolizan las 31 paredes. Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Enzimas naturales de los alimentos El p pardeamiento enzimático,, es p producido p por unas enzimas presentes en el vegetal denominadas polifenoloxidasas, que en un ambiente húmedo producen la oxidación de los polifenoles en compuestos de colores amarronados y rojizos. 32 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Enzimas naturales de los alimentos p q Existen las lipasas que p producen el desdoblamiento de los enlaces ésteres entre los hidroxilos del glicerol y los ácidos grasos: se encuentran en tejidos animales y vegetales y también en los microorganismos. son causantes del enranciamiento lipolítico lipolítico, muy notable en productos lácteos. 33 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó – Microorganismos g p Los microorganismos presentes en los alimentos se p pueden clasificar en: beneficiosos, alterantes, patógenos. 34 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos g Beneficiosos: son usados en la fabricación de algunos productos como puede ser el caso de las bacterias ácidolácticas en la elaboración de yogures, yogures quesos o manteca. manteca Alterantes: modifican la apariencia del alimento, provocando malos olores o sabores, o cambiando el color del mismo aunque el alimento no siempre sea dañino para el consumidor. Patógenos: son los más peligrosos, ya que no modifican el li t aunque lo l contaminen, t i l que all consumirlo i l se alimento por lo producen las toxiinfecciones. 35 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos El p proceso de deterioro de naturaleza microbiana es un fenómeno variable: está condicionado por el tipo y número de especies microbianas presentes, está determinado por la composición química del sustrato y de las condiciones de conservación: temperatura, aw, 36 oxígeno. Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos g g a la formación de El desarrollo de los microorganismos da lugar una serie de compuestos que tienen como consecuencia: la modificación de las características organolépticas del producto, la aparición de fenómenos de alteración y en consecuencia el alimento deja ser adecuado para el consumo humano. En algunos casos, afortunadamente bastante pocos, el alimento d á es nocivo i para la l salud. l d además 37 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos g Los mecanismos p por medio de los cuales los microorganismos realizan la escisión y transformación de la materia orgánica son muy complejos complejos, pero las vías metabólicas seguidas fundamentalmente pueden reducirse a dos: oxidación y fermentación. La carga enzimática de los microorganismos es tal que pueden atacar simultáneamente a la mayor parte de los sustratos. Los metabolitos formados de la escisión de un compuesto determinado pueden ulteriormente ser metabolizados siguiendo una vía metabólica propia de otro grupo de sustancias. 38 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos g Los hidratos de carbono son utilizados p por los microorganismos esencialmente como fuente energética, los polisacáridos son primero escindidos en monosacáridos. monosacáridos Los monosacáridos son escindidos en ácido pirúvico: en condiciones aerobias, es oxidado completamente hasta la formación de CO2 y H2, en anaerobiosis, es degradado en compuestos orgánicos más simples, característicos del tipo de fermentación microbiana involucrada, se pueden distinguir varios tipos de fermentación: alcohólica, láctica, etc. 39 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos Estas fermentaciones si se realizan en condiciones controladas resultan interesantes para la conservación de los alimentos, pero que también pueden ser causa de alteraciones. alteraciones Los lípidos presentes en varios productos alimentarios sufren el ataque de las lipasas microbianas. Pero las alteraciones de los lípidos producidas por microorganismos son mucho menos importantes que las de t l t química. í i naturaleza puramente Los productos derivados de la escisión de los lípidos varían según el tipo de lípidos afectados. 40 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos g De la escisión de los triglicéridos se forma g glicerol y diversos ácidos grasos insaturados y saturados. Los ácidos grasos de cadena corta (ácido acético, propiónico, butírico, caprónico) pueden producir olores y sabores desagradables. Algunos ácidos grasos pueden formar principios de olores agradables, pero anormales, como el butirato de etilo (olor de iñ ) o ell isovalerianato i l i t de d etilo til (olor ( l de d fresa), f ) esterificando t ifi d los l piña) alcoholes que se originan de la fermentación de los azúcares. 41 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos p p p Las p proteínas representan el componente más importante de los productos alimentarios de origen animal y su degradación implica siempre cambios notables de sus características organolépticas. La degradación de las proteínas se inicia siempre con la rotura de los enlaces peptídicos y con la formación de polipéptidos, dipéptidos, péptidos y aminoácidos, estos últimos intervienen de producto. forma considerable sobre el olor y sabor del p 42 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó – Microorganismos Los aminoácidos son escindidos p posteriormente p por medio de dos procesos fundamentales, desaminación y descarboxilación, en compuestos más simples como ácidos saturados o insaturados, cetoácidos o hidroxiácidos y NH3 o bien en las correspondientes aminas y CO2. La escisión de las proteínas se desarrolla de manera diferente según tenga lugar en ambiente aerobio o anaerobio. E En l general, l los i i microorganismos bi aerobios i d escinden l las proteínas en compuestos más simples por medio de toda una 43 serie de reacciones oxidativas. Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó – Microorganismos p Los p productos finales están completamente oxidados y no se tiene nunca la aparición de productos de mal olor; cuando hay presenté ácido sulfhídrico en general aparece bajo forma de sulfato y el amoniaco es oxidado posteriormente a nitrato. Cuando la escisión de las proteínas es producida por microorganismos anaerobios, los productos finales no están nunca completamente oxidados, como en el caso anterior, sino que q se forman compuestos p intermedios como indol,, mercaptanos, ácido sulfhídrico y amoniaco que hacen el producto maloliente y nauseabundo. nauseabundo 44 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó – Microorganismos g La degradación de las p proteínas no es deseable cuando se desarrolla sobre productos frescos, tales como carnes, pescados etc. pescados, etc y provoca siempre una depreciación del valor comercial del producto. Puede llegar hasta límites tales que producen verdaderos cambios de las características organolépticas, dando lugar genéricamente a fenómenos de putrefacción. E cambio bi es deseable d bl cuando d es controlada t l d y detenida d t id en ell En momento oportuno como es el caso de los productos 45 alimentarios sometidos a maduración. Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó – Microorganismos g q Los microorganismos que p producen el deterioro de los alimentos están presentes en: el ambiente (agua, suelo, aire, etc.), el hombre y en todos los seres vivos (plantas y animales), la piel del ganado, en las plumas de las aves, en las cortezas de frutas y hortalizas, el equipo procesado de q p utilizado en la manipulación p y p los alimentos que no ha sido esterilizado, las manos, manos piel y ropa del personal que maneja los alimentos. 46 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS – Microorganismos g La piel de los animales, de las frutas, la cáscara de los huevos, etc., etc constituyen barreras naturales que las células microbianas no pueden atravesar. D Durante l preparación la ió de d la l canall de d los l animales i l en ell matadero d la piel puede ser un foco de contaminación. Los microorganismos presentes en el tracto intestinal, las vísceras son las principales fuentes de contaminación de las carnes y pescados. La leche p puede contaminarse con los microorganismos presentes g p en la superficie de las ubres. Las frutas y hortalizas pueden sufrir daños durante la recolección, recolección que facilitan la entrada de los microorganismos. 47 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó – Microorganismos q Existen características fisicoquímicas del alimento q que son esenciales para favorecer la instalación de una flora específica en el mismo. mismo Durante el proceso industrial, la flora que contamina la materia prima sufrirá una transformación, las operaciones tecnológicas producirán modificaciones en las características fisicoquímicas del producto, que provocarán fenómenos de selección y de géneros y especies microbianas. dominancia de ciertos g p 48 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó – Microorganismos p p g q p Los p principales tipos de microorganismos que p participan en el deterioro de los alimentos son bacterias, mohos y levaduras. Pueden atacar prácticamente todos los componentes de los alimentos. Cuando los alimentos se contaminan bajo condiciones naturales, es probable que actúen a la vez varios tipos de microorganismos y contribuyan a una serie de cambios simultáneos. 49 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó – Microorganismos Las bacterias,, mohos y levaduras se desarrollan en condiciones calurosas y húmedas, y en condiciones favorables presentan una gran velocidad de multiplicación, multiplicación pudiendo duplicar su número cada 30 minutos. Estas propiedades hacen de ellos la causa más importante de la descomposición de los alimentos, aunque, afortunadamente, muy pocos de ellos producen toxinas capaces de originar intoxicaciones en el consumidor. 50 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos - Bacterias g Las bacterias q que p producen p pigmentos modifican el color de la superficie de los alimentos. En la superficie de los líquidos puede formarse un velo debido al crecimiento de bacterias. Además pueden producir turbiedad en toda la masa de los líquidos. líquidos 51 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos - Bacterias Las reacciones p producidas en los alimentos como consecuencia del metabolismo de las bacterias incluyen: el desdoblamiento hidrolítico de los hidratos de carbono complejos en otros más sencillos, el desdoblamiento hidrolítico de las proteínas en polipéptidos, aminoácidos y amoníaco o aminas, el desdoblamiento hidrolítico de las grasas en glicerol y ácidos grasos. Las reacciones de óxido-reducción utilizadas por las bacterias para obtener energía de los alimentos producen ácidos orgánicos, alcoholes, aldehídos, cetonas y gases. 52 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos - Mohos p Los mohos se encuentran p principalmente en los cereales y sus derivados, en los productos lácteos, en las carnes y los productos cárnicos, cárnicos en las oleaginosas, oleaginosas las frutas y hortalizas, hortalizas en los frutos secos, las confituras y en las bebidas. Las modificaciones químicas producidas en los alimentos por los mohos se traducen en alteraciones del valor nutritivo o de sus características organolépticas, en dificultades de profesionales ((micosis,, conservación y a veces en enfermedades p alergias) o intoxicaciones (micotoxinas). 53 Alteraciones de Los Alimentos Frescos CAUSAS BIOLÓGICAS Ó - Microorganismos - Levaduras Las levaduras q que contaminan los alimentos p provocan cambios indeseables que pueden manifestarse de dos formas: puramente estética, debida a la presencia física de levaduras (turbidez o formación de una película en la superficie de los líquidos), más profunda, profunda resultado del metabolismo de las levaduras que provoca aumento del pH, aromas particulares, etc. Aunque no originan problemas sanitarios en los alimentos, sí ocasionan alteraciones azucarados y ácidos. en alguno de ellos: productos 54 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos Sobre estas diferentes causas de deterioro de los alimentos influyen una serie de factores ambientales: la temperatura, la humedad, el oxígeno, g , la luz. Además, todas las causas de la degradación de los alimentos progresan con el tiempo y, una vez sobrepasado el periodo transitorio en el cual la calidad del alimento está al máximo, cuanto mayor sea el tiempo transcurrido mayores serán las influencias destructoras. 55 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos TEMPERATURA Independientemente de su efecto sobre los microorganismos, el frío y el calor no controlados pueden causar deterioro de los alimentos. Dentro de la escala moderada de temperatura en la que se manejan los alimentos, de 10 a 38°C, para cada aumento de 10°C se duplica d li aproximadamente i d t la l velocidad l id d de d las l reacciones i químicas, incluyendo las velocidades tanto de las reacciones enzimáticas como de las no enzimáticas. 56 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos TEMPERATURA El calor excesivo desnaturaliza las proteínas, rompe las emulsiones, destruye las vitaminas y reseca los alimentos al eliminar la humedad. El frío no controlado también deteriora los alimentos, alimentos las frutas y hortalizas que se han congelado y descongelado en el campo presentan t una textura t t alterada. lt d La congelación también puede producir el deterioro de los alimentos líquidos: las emulsiones se rompen, las grasas se p , etc. separan, 57 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos TEMPERATURA El frío puede dañar también los alimentos aunque la temperatura no llegue a superar el punto de congelación. Estos daños por frío se presentan en algunas frutas y hortalizas como bananas, b li limones, calabazas, l b t tomates, t etc. t que pueden d presentar manchas y otros daños en la epidermis si se mantienen a temperaturas inferiores a 10 C. 58 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos TEMPERATURA En la tabla se detallan algunos de los daños que aparecen en frutas y hortalizas. Fuente: Casp,A. Casp A y Abril, Abril J. J 2003. 2003 Procesos de Conservación de Alimentos. Alimentos 59 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos HUMEDAD Muchos productos son sensibles a la presencia de agua física en su superficie, producida por la condensación debida a cambios de temperatura. E t agua puede Esta d producir d i hidropatías hid tí que habitualmente h bit l t llevan ll a la aparición de manchas y otros defectos superficiales. Esta condensación puede producirse también dentro de envases estancos, tanto cuando se almacenan productos vivos o no. 60 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos HUMEDAD En el caso de alimentos vivos, como frutas y hortalizas, la humedad que se produce es debida a la respiración y transpiración de los mismos. Los productos no vivos, vivos también pueden desprender humedad dentro del envase, que se condensará si se produce un descenso d la de l temperatura. t t La presencia de agua interviene también en el desarrollo de los microorganismos. 61 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos HUMEDAD La cantidad más pequeña de condensación superficial es suficiente su c e te pa para a pe permitir t la a p proliferación o e ac ó de bacte bacterias as o e el desarrollo de mohos. OXÍGENO El oxígeno ejerce efectos destructores sobre las vitaminas (particularmente las vitaminas A y C), sobre los colores, los alimentos sabores y otros componentes de los alimentos. 62 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos OXÍGENO La acción química del oxígeno del aire sobre los pigmentos de los productos cárnicos es de dos tipos: oxigenación y oxidación. oxidación La oxigenación, o fijación inestable del oxígeno sobre la mioglobina y la hemoglobina para dar oximioglobina y oxihemoglobina, g , es el origen g de la vivacidad del color rojo j de la carne. L oxidación id ió que transforma t f hi f hi fé i La ell hierro ferroso en hierro férrico de la hemo de la mioglobina provoca la formación de metamioglobina marrón. 63 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos OXÍGENO El oxígeno interviene también en la oxidación de las grasas, produciendo efectos variables en función de la naturaleza de las grasas y de su estado. Los ácidos grasos insaturados son más sensibles cuando están libres, su grado de insaturación aumenta su sensibilidad y la velocidad l id d de d oxidación. id ió 64 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos OXÍGENO El ácido Iinolénico (C 18:3) es claramente más vulnerable que el ácido linoleico (C18:2), que a su vez lo es más que el ácido oleico (C 18: 1). A temperatura ambiente el ácido esteárico (C 18:0) no es afectado por la oxidación, mientras que los ácidos grasos poli-insaturados l son incluso lo i l a temperaturas t t d congelación. de l ió 65 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos OXÍGENO El oxígeno interviene además en las actividades metabólicas de las células vegetales y animales, entre las cuales las más importantes son la respiración, la biosíntesis del etileno (en el caso de los vegetales) y los procesos de oxidación, catalizados por polifenol-oxidasas y que tienen lugar entre el oxígeno y un sustrato fenólico. El oxígeno se puede eliminar aplicando vacío o arrastrándolo por medio de un gas inerte. 66 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos LUZ La luz es responsable de la destrucción de algunas vitaminas, particularmente la riboflavina, la vitamina A y la vitamina C. Además puede deteriorar los colores de muchos alimentos. Los alimentos que tienen sensibilidad a la luz pueden ser fácilmente protegidos contra ella por medio de envases que no permitan su paso. 67 Factores que Intervienen en la Alteración de los Alimentos ACCIÓN COMBINADA DE DIFERENTES FACTORES Todos estos factores no actúan de forma aislada, la mayoría de l veces se produce las d l actuación la t ió simultánea i ltá d algunos de l d ellos de ll o bien la intervención de uno de ellos desencadena la de los demás. Así, factores como el calor, la humedad y el aire pueden influir en la proliferación y actividad de los microorganismos, lo mismo que alimentos en la actividad química de las enzimas de los alimentos. 68 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH La acción del pH sobre el crecimiento de los microorganismos ti tiene l lugar a tres t niveles: i l el medio, puesto que la disponibilidad de ciertos nutrientes en el medio de cultivo sufre modificaciones en función del equilibrio q iónico,, la permeabilidad de la membrana, que se ve afectada por las l variaciones i i en la l concentración ió de d iones i H+ y OH- y la actividad metabólica, 69 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH La acción del pH sobre el crecimiento de los microorganismos ti tiene l lugar a tres t niveles: i l las reacciones enzimáticas presentan un óptimo de actividad por encima o por debajo del cual su cinética sufre cambios,, p por lo tanto toda variación del p pH citoplasmático implica una disminución de la actividad enzimática y, y en consecuencia, consecuencia del crecimiento del microorganismo. 70 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH C Cada microorganismo tiene por tanto un pH mínimo, í un pH óptimo y un pH máximo de crecimiento. En general, las levaduras y los mohos toleran mejor la acidez que las bacterias. Dentro de las bacterias patógenas, los microorganismos de los géneros Vibrio y Clostridium son más sensibles a variaciones de pH que la mayor parte de las demás bacterias, mientras que Eseheriehia coli, Salmonella y Staphylcoccus aureus son las más resistentes,, este último aunque q resiste un pH de 4,2 sufre una fuerte reducción de su crecimiento. 71 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH El pH más bajo al que es capaz de crecer Clostridium botulinum es 4,8 para los tipos A y B y de 5,7 para el E, el más bajo para que pueda producirse toxina es también de 4,8. 72 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH Los alimentos cuyo pH es bajo (valores inferiores a 4,5) 4 5) no son alterados fácilmente por las bacterias, siendo más sensibles a la alteración por levaduras y mohos. El pH de los alimentos depende no sólo de la cantidad de sustancias ácidas y básicas que contenga, sino también de la capacidad id d buffer b ff d l producto, del d t que generalmente l t está tá asociada a la concentración de proteínas, por esta razón, en las frutas y hortalizas la adición de sustancias ácidas, de origen fermentativo o no, produce variaciones importantes de pH, debido a su baja capacidad buffer. 73 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH El pH del músculo se encuentra próximo a la neutralidad, neutralidad la paralización de la circulación sanguínea y el consumo del oxígeno residual hacen que se produzca una fermentación láctica del glucógeno por enzimas endógenas, con lo cual se produce un descenso del pH, variable según las especies, los músculos y las cantidades de g glucógeno g presentes,, q p que a su vez están en función del estado de reposo, del estrés y del animal estado de salud del animal. 74 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH El pH del pescado, pescado en general, general es más alto que el de la carne, carne lo cual se debe, en parte, al agotamiento de reservas durante la captura. t Existen diferencias importantes en el pH final según el tipo de pescado. El pH H de d los l crustáceos á es, por lo l general, l más á elevado l d que ell de d los pescados, de 6,8 a 7,4 en la centolla y de 7,1 a 8,2 en las gambas. 75 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH La clara de los huevos presenta un pH alcalino (7,6) (7 6) pero puede llegar hasta 9 cuando los huevos se almacenan al aire, debido a las pérdidas de CO2, lo cual limita el crecimiento de microorganismos, la yema tiene un pH menor: de 6 a 6,3. Las frutas en general presentan un pH muy bajo en comparación ió con otros t alimentos, li t razón ó por la l cuall sus alteraciones se deben a mohos principalmente. Las hortalizas presentan un pH algo más alto, lo que permite ya el desarrollo bacteriano. bacteriano 76 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano pH 77 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos Los microorganismos necesitan agua para su crecimiento, que utilizan de dos formas: como solvente de nutrientes para permitir su transporte y disponibilidad en el citoplasma como agente químico que interviene en las reacciones hidrolíticas q que dan lugar para g a monómeros,, necesarios p la síntesis microbiana, y para las reacciones energéticas. 78 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos La actividad de agua indica la disponibilidad de agua, de un medio di d t determinado, i d para l las reacciones i químicas, í i bioquímicas y para las transferencias a través de membranas semipermeables. Toda disminución de la aw afecta al crecimiento bacteriano, bacteriano la mayor parte de las bacterias presentan un crecimiento óptimo alrededor l d d de d 0,990-0,995. 0 990 0 99 79 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos En alimentos con aw baja (0,61-0,85) las alteraciones microbianas más frecuentes son producidas por mohos. La disminución de la actividad de agua lleva consigo un fenómeno de plasmólisis de la célula. 80 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos 81 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos Existen algunos factores que influyen sobre las necesidades d aw de de d los l microorganismos. i i Por ejemplo, j p el tipo p de soluto utilizado p para reducir la aw p para algunos microorganismos, sobre todo los mohos, la actividad aw mínima de crecimiento es prácticamente independiente del tipo de soluto utilizado. Otros microorganismos en cambio tienen valores de aw limitantes ta tes de del c crecimiento ec e to segú según e el so soluto uto ut utilizado. ado 82 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos El cloruro potásico, por ejemplo, suele ser menos tóxico que ell cloruro l sódico ódi y éste é t tiene, ti a su vez, menor poder d inhibidor i hibid que el sulfato sódico. En general, cuanto más apropiado sea el medio de cultivo para el desarrollo de los microorganismos, microorganismos tanto menor es el valor de la aw limitante. A temperaturas próximas a la temperatura óptima de crecimiento, c ec e to, la a mayoría ayo a de los os microorganismos c oo ga s os ttienen e e u una a tolerancia máxima a los valores bajos de la aw. 83 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos Cuando en el medio existe aire, la multiplicación de los microorganismos i i aerobios bi se produce d a valores l más á bajos b j de d aw que cuando microorganismos no existe anaerobios aire, cuando ocurre, se trata de lógicamente, lo contrario. A valores de pH próximos a la neutralidad, la mayoría de los microorganismos i i son más á tolerantes l a aw baja b j que cuando d se encuentran en medios ácidos o básicos. 84 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos La presencia de sustancias inhibidoras reduce el intervalo de valores l d de aw que permite it l la multiplicación lti li ió d de l los microorganismos. En los alimentos una aw inferior a 0,7 se considera el límite inferior que presenta todas las garantías de estabilidad microbiológica. Otro valor de interés es 0,91 que indica que por debajo de ella los os microorganismos c oo ga s os está están fuertemente ue te e te frenados. e ados 85 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos La mayoría de los productos frescos, como las frutas, h t li hortalizas, carne, leche l h y pescados d ti tienen una aw de d 0,970 0 970 a 0,996. Todos estos productos son por tanto favorables para el crecimiento bacteriano, bacteriano salvo las frutas en las que se desarrolla una flora fúngica, debido a los valores bajos de pH y a que la l aw es algo l más á baja b j que en los l d á productos demás d frescos, por su contenido en azúcares solubles. 86 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Necesidades de agua de los microorganismos 87 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Temperatura Es uno de los factores más importantes por su influencia en el crecimiento de los microorganismos, g , determina el estado físico del agua en un determinado medio y, por tanto, su mayor o menor disponibilidad para el crecimiento de los microorganismos, la temperatura actúa, además, sobre la velocidad de las reacciones químicas y bioquímicas. Los microorganismos se clasifican en tres grandes grupos en función de la temperatura: mesófilos ófil y termófilos. t ófil psicrótrofos y psicrófilos, 88 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Temperatura Los psicrófilos son gérmenes adaptados al frío, se desarrollan a 0C con un óptimo de crecimiento comprendido entre 15 y 20°C. Los psicrótrofos son capaces de adaptarse y desarrollarse a temperaturas próximas a 0°C, pero tienen un óptimo de crecimiento entre 25 y 35°C, lo que les aproxima a los mesófilos. Su metabolismo es lento y son poco competitivos con otros 89 cuando aumenta la temperatura. Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Temperatura Esta característica velocidad de crecimiento lenta hace que la invasión de los alimentos dure de una a tres semanas, con un tiempo de generación del orden de 24 horas a 0C. L psicrótrofos Los i ót f son los l microorganismos i i d i dominantes t en todos t d los alimentos refrigerados. Incluyen numerosas especies, cuyos principales géneros son: Pseudomonas Erwinia, Pseudomonas, Erwinia Corynebacterium, Corynebacterium Lactobacillus, Lactobacillus etc. etc La mayor parte de las levaduras y de los mohos son psicrótrofos y raramente son patógenos. 90 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Temperatura Los microorganismos mesófilos se multiplican a temperaturas entre 20 y 45°C,, con un óptimo p decrecimiento a 37°C,, sus tasas de crecimiento son elevadas y la duración de su proliferación por tanto, tanto es relativamente corta. corta Las principales especies de bacterias se incluyen en este grupo. Se pueden encontrar en alimentos almacenados a temperatura ambiente o en alimentos refrigerados cuando se ha roto la cadena del frío. 91 Factores que Influyen en el Desarrollo Microbiano Temperatura Los microorganismo termófilos son capaces de desarrollarse a temperaturas elevadas, elevadas entre 45 y 65 65°C C, con un óptimo a 55°C. Presentan una tasa de crecimiento muy elevada pero con una duración corta. Pueden encontrarse en el agua, aire y suelo. En este grupo se incluyen sobre todo los géneros de Bacillus y Clostridium y los mohos Aspergillus, Aspergillus Cladosporium y Thamnidium. 92 Bibliografía Procesos de conservación de alimentos. A. Casp y J. Abril. Ed. Mundi-Prensa. M di P Tecnología g de los alimentos. Vol I y II. J.A. Ordoñez Pereda. Ed. Síntesis. Ciencia bromatológica. Jose Bello Gutierrez. Ed . Diaz de Santos. 93
