Presentación de PowerPoint

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ALIMENTOS Y PROSPERIDAD
ULTIMOS DESARROLLOS TECNOLÓGICOS PARA UN SECTOR DE ALTA RELEVANCIA ESTRATÉGICA
LAS RESPUESTAS OROFACIALES APLICADAS AL
ANALISIS SENSORIAL DE ALIMENTOS
Dra. Clara Zamora
CONICET - UCA
Estímulo
Respuestas orofaciales
EMOCIONES
=
Músculos faciales
Una expresión facial caracterizada por la activación involuntaria de diferentes patrones
musculares faciales como indicadores de una respuesta afectiva
Teorías
Paul Ekman (1934), psicólogo, pionero en el
estudio de las emociones y
sus relaciones con la expresión facial
Paul Ekman
Las expresiones faciales de las emociones no son determinadas culturalmente
Son universales y tienen un origen biológico, tal como planteaba la hipótesis de Charles Darwin.
Expresiones que él clasificó como universales: ira, repugnancia, miedo, alegría, tristeza y sorpresa
Microexpresiones faciales son involuntarias: es un acto reflejo que no se puede ocultar
Carl-Herman Hjortsjö (1969)
(anatomista sueco).
Descripción taxonómica
aplicadas al análisis sensorial de alimentos
Las reacciones faciales fueron utilizadas para medir el impacto hedónico de alimentos
amargos en consumidores con distinto índice de masa corporal (IMC), con el fin de predecir
diferencias en los patrones dietarios de estas dos poblaciones.
DISGUSTA
NEUTRO
GUSTA
Experimento
Participantes
40 adultos (28 mujeres, 12 hombres; 18 a 46 años)
Indice de Masa Corporal (IMC < 20 --- > 23). Restricciones
Estímulos
Cerveza sin alcohol
Café descafeinado
Chocolate sin azúcar (licor de cacao)
Jugo de pomelo (recién exprimido)
Mediciones
 Aceptabilidad (cuánto me gusta)
 Valor de incentivo (deseo de volver a comer)
 Familiaridad
 Consumo de agua
 Registro de expresiones faciales filmando el momento del consumo
Medición expresiones faciales
1. Estados faciales
Ojos, boca, cejas
Filmar las caras durante el consumo
Analizar los videos con el Software
FaceReader 4
2. Orientación de la
cabeza
Clasificación cara , seis expresiones básicas y
un estado neutral.
Intensidad 0 -1
3. Modelado de la
cara
Intensidad de las emociones en función del tiempo (msec)
Estatus emocional = ∑ (Felicidad +, sorpresa ±, resto -)
NEUTRO
Cambios línea de base
Estímulo: cerveza sin alcohol
Expresiones faciales
FELICIDAD
Cambios línea de base
Estímulo: pomelo rosado
Expresiones faciales
TRISTEZA
Cambios línea de base
Estímulo: cerveza sin alcohol
Expresiones faciales
DISGUSTO
Cambios línea de base
Estímulo: chocolate amargo
Expresiones faciales
Disgusto
Descenso y unión de cejas (UA-4)
Elevación mejillas y reducción apertura palpebral (UA-6)
Nariz fruncida (UA-9)
Elevación barbilla (UA-17)
Reducción apertura párpados (UA-44)
De forma adicional también:
Elevación labio superior (UA-10)
Descenso comisura labios (UA-15)
Descenso labio inferior (UA-16)
Separación de los labios (UA-25)
Descenso del mentón (UA26)
ENOJO
Cambios línea de base
Estímulo: pomelo rosado
Expresiones faciales
Dentro de los músculos nasales se encuentra el músculo prócer, cuando se activan la emoción que
Enojo
subyace es el enojo: pequeño temblor en el sitio que rodea las fosas nasales.
UA23: Labios apretados
SORPRESA
Cambios línea de base
Estímulo: chocolate amargo
Expresiones faciales
Sorpresa
Elevación parte interior de cejas (UA-1)
Elevación parte exterior de cejas (UA-2)
Elevación párpado superior (UA-5)
Descenso mandíbula apertura boca (UA-27)
Elevación parte inferior párpados y reducción apertura palpebral (UA-7)
ASUSTADO
Cambios línea de base
Estímulo: cerveza sin alcohol
Expresiones faciales
Cambios línea de base
Felicidad Tardía ????
Expresiones faciales
Estímulo: pomelo rosado
Expresiones e intensidad????
Cambios línea de base
Estímulo: chocolate amargo
Expresiones faciales
Audio e intensidad de enojo???
Cambios línea de base
Estímulo: chocolate amargo
Expresiones faciales
0.12
Estímulo: chocolate amargo
40 participantes
Diferencias: disgusto
Low_BMI
0.09
Change from baseline
Resultados IMC
High_BMI
0.06
0.03
0
-0.03
-0.06
-0.09
-0.12
Angry
Disgusted
Happy
Neutral
Sad
Facial Expression
Scared
Surprised
METODOS TRADICIONALES
CORRELACIONES
y
A los participantes que hicieron posible
este estudio
AVANCES EN EL DESARROLLO DE ALIMENTOS SALUDABLES
María Cristina Añón
CIDCA
alimentos médicos
bajo supervisión
alimentos
enriquecidos o
fortificados
suplementos
dietarios
alimentos dietéticos con
fines especiales
alimentos
funcionales
FALTA DE ARMONIZACION
Como podemos definir un alimento funcional ?
Calpis-Ammel
Efecto BENEFICIOSO para la SALUD
Mejora el estado general
de salud y/o reduce el
riesgo de contraer
enfermedades no
transmisibles
Leche ácida
Hidrolizado con péptidos
bioactivos
VPP
IPP
Ayuda a reducir la presión arterial
Como determinar la funcionalidad de un
componente ?
Definir matriz, componente y actividad fisiológica
 estudios in silico
 ensayos in vitro
 estudios in vivo
 sistemas animales
 pruebas en humanos
Ensayos in silico
IKP
LEP
C
VIKP
ALEP
Ensayos in vitro e in vivo
Presión media carotídea (mmHg)
200
Hidrolizado de amaranto
g=kg de rata
180
160
Blanco
140
0.5
1.0
120
2.4
100
1.5
80
60
40
20
0
0
1
2
3
Tiempo (horas)
IC50 415 – 600 uM
4
5
6
7
Información que se obtiene
Identificación del
compuesto bioactivo
Dosis requerida
Sitio y mecanismo de acción
2 vasos de leche
fermentada 4,2 mg de
péptidos
Es suficiente agregar a una matriz alimentaria un componente de
bioactividad demostrada in vitro y en sistemas animales para asegurar
su acción fisiológica ?
NO
Porque ??
Desafíos a sortear
Aspectos biológicos
Aspectos
tecnológicos
biodisponibilidad
complejidad de la matriz
metabolización
procesamiento
sitio de acción
almacenamiento y transporte
Ingestion
VPP e IPP
d
i
g
e
s
t
i
o
n
a
b
s
o
r
c
i
ó
n
HCl pepsina
CO3H- carboxipeptidasa
tripsina quimotripsina
elastasa
Peptidasas y aminopeptidasas
VPP? IPP? VP y P? I,V,P,P?
transportador
difusión
vía vesículas
activo? cantidad suficiente?
direccionamiento al órgano diana
vía linfática
paracelular
Resultados de los ensayos
Positivo
Compuesto
activo en
cantidad
suficiente
VPP y/o IPP
Nuevo
resultado
Nuevo compuesto
activo
VP, PP, IP?
Negativo
Desaparición del
compuesto activo
o baja cantidad
Son todos estos estudios y herramientas suficientes para establecer un
ALEGATO FUNCIONAL
– alimento
salud - ?
NO
Que mas se puede
hacer?
Mejora el bienestar y
aporta seguridad
normativa
Ciencia de
alimentos
CA
Nutrición
AF
Omicas
MGmo
FOODOMICA
SA
OH
Bioinformática
ensayos de
toxicidad ensayos
in vitro e in vivo
Sistema en estudio
MALDI CE
MS LC
MS
Proteómica
AD
AD
CGE LIF
qPCR
Microarrays
Genómica
Integración de
datos
biomarcadores y efecto probado
Metabolómica
CG MS LC
MS FT
MS GC
MS NMR
Ibañez et al 2012
Genes – inhibición
y sobre expresión
Proteínas
expresadas en
forma diferencial
Expresión y sobreexpresión de
metabolitos
Conclusiones de la plataforma
cambios en genes, proteínas y
metabolitos
proceso
biológico en estudio
correlación entre genes
proteínas mas variables
 La integración directa seguida
de una aproximación biológica de
la información obtenida en los tres
niveles de expresión esta lejos de
ser obvia
Pasos a seguir en un futuro
La Foodomica provee un poder analítico enorme y puede ayudar a solucionar
algunos de los desafíos de la Ciencia de los Alimentos y Nutrición actuales
Es imprescindible continuar con la realización de ensayos in vitro e in vivo
Las herramientas informáticas disponibles son incompletas
Existen conocimientos limitados de los mecanismos celulares
Es muy difícil el manejo de toda una cantidad de datos multidimensionales
complejos y de la información que puede originarse al aplicar la Foodomics
Necesidades futuras
Mecanismos de acción in vivo
Dosis / respuesta
Desarrollo y selección de biomarcadores
Desarrollo de sistemas transportadores
Optimización de procesos tecnológicos
Nuevas fuentes de compuestos bioactivos
Marco legal
muchas gracias
PELÍCULAS BIODEGRADABLES Y RECUBRIMIENTOS COMESTIBLES PARA LA
PROTECCIÓN DE ALIMENTOS
Dra. Noemí E. Zaritzky
Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos CIDCA (Universidad Nacional de La Plata
(UNLP)- CONICET )
Depto de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. UNLP
•
Los materiales plásticos son una parte integral de nuestras vidas
debido a sus propiedades deseables: durabilidad y resistencia a la
degradación.
•
Problemas: su dependencia de un recurso natural no renovable
(petróleo) y su persistencia en el ambiente.
•
Muchos polímeros sintéticos son muy recalcitrantes a la degradación
microbiana y permanecen sin alterarse durante décadas
LDPE
HDPE
PP
PET
PVC
ALIMENTOS & PROSPERIDAD 2013
organiza
colabora
 Los plásticos de la industria petroquímica utilizan el 4% del petróleo del Mundo.
 Se producen 250 millones de toneladas anuales de plástico.
 37 % de esa producción corresponde a envases y embalajes.
 55% se utiliza para envases flexibles.
 A nivel mundial, los principales usuarios de envases plásticos lo constituyen las
empresas productoras de alimentos y bebidas.
 Muchos de esos plásticos no se pueden reciclar
ALIMENTOS & PROSPERIDAD 2013
organiza
colabora
Problemática Ambiental
• Fuentes no renovables
• Manejo de los residuos sólidos
• Impacto en diversos ecosistemas
La utilización de las bolsas de plástico no biodegradables
genera anualmente 100.000 toneladas de residuos que
contaminan el planeta.
Envases tradicionales
Recursos no renovables
Desechos ambientales
Medio ambiente
Recursos renovables
Reducen la contaminación
Películas biodegradables y recubrimientos
comestibles
Material Biodegradable
Se descompone por la acción enzimática de microorganismos bajo condiciones
ambientales naturales (humedad, temperatura, etc.)
Los productos de la degradación aeróbica son principalmente dióxido de carbono,
agua, compuestos inorgánicos y biomasa.
(EDP Environmentally Degradable Polymers and Plastics)
MATERIAL COMPOSTABLE
•
Se descompone biológicamente durante el proceso de compostaje. Condiciones:
alrededor de 12 semanas a T >50ºC.
•
El compost (abono orgánico) debe cumplir criterios de calidad (contenido en
metales pesados, ecotoxicidad y no-generación de residuos visibles)
•
Compostaje se realiza normalmente como un proceso de reciclado de la fracción
orgánica de los residuos sólidos urbanos en plantas de compostaje.
•
Compostabilidad, Norma Europea EN13432, Norma Estadounidense ASTM D6400
• Que un plástico sea biodegradable no quiere decir
que también sea compostable
• La clave está en el tiempo que se tarda para llevar a cabo los
dos procesos.
• Un material plástico compostable, significa que se degrada
biológicamente a la misma velocidad que el resto de la
materia orgánica que se está compostando con éste, sin dejar
residuos tóxicos visibles o distinguibles
• Tampoco debe confundirse material biodegradable
con:
• Biodesintegrable
• Fotodegradable
• Oxo-degradable
Degradable
• Materiales biodesintegrables, son mezclas de bioplásticos
con polímeros sintéticos no biodegradables, (polietileno con
almidón) que por acción de los microorganismos se pueden
desintegrar.
• Problema: Las macromoléculas del bioplástico se degradan
por acción microbiana, pero las del polímero sintético
permanecen intactas.
• Desde el punto de vista de la “contaminación”, se percibe que
no son una mejora al problema.
DEGRADABLES:
Oxo-degradables
Fotodegradables
•Se descomponen vía un proceso de etapas múltiples usando
aditivos químicos para iniciar la degradación.
•La primera etapa de degradación por oxidación puede ser
iniciada por la luz ultravioleta (UV) de la radiación solar, calor y/ó
tensión mecánica
 Los plásticos biodegradables no deben considerarse como
sustitutos de los plásticos en general, sino sólo para
aplicaciones específicas.
 Algunos materiales plásticos tradicionales tienen propiedades
físicas únicas, por lo que serán insustituibles durante mucho
tiempo
 Los plásticos biodegradables pueden obtenerse de materias
primas renovables de origen animal, vegetal o
microbiano.
 También se producen plásticos biodegradables a partir de
derivados del petróleo.
POLÍMEROS BIODEGRADABLES
POLÍMEROS SINTÉTICOS A PARTIR DE DERIVADOS DEL PETRÓLEO
Policaprolactona (PCL), PBAT (Poli-butileno adipato cotereftalato), polivinil alcohol
(PVOH)
BIOPOLÍMEROS
 Polímeros producidos por bacterias (Polihidroxialcanoatos).
 Polímeros producidos por síntesis química a partir de monómeros biológicos
renovables: Acido poliláctico
Polímeros extraídos de fuentes naturales: Polisacáridos y proteínas
Polímeros biodegradables a partir de derivados del petróleo
Polímeros biodegradables de origen petroquímico
Policaprolactona (PCL): poliéster alifático biodegradable
En ambiente de compost es asimilado totalmente por
los microorganismos.
Se usa en medicina como reemplazo del yeso en
aplicaciones ortopédicas.
Existen también en el mercado mezclas de PCL con
almidón tales como el Mater-BiTM que se usa para
producir películas, artículos inyectados, productos
termo-formados, etc.
Policaprolactona
•
Policaprolactona (PCL) tiene bajo punto de fusión alrededor de 60°C y una
temperatura de transición vítrea de aproximadamente −60°C.
•
PCL puede obtenerse mediante la polimerización de anillo abierto de εcaprolactona
•
Su compatibilidad con muchos otros materiales permite utilizarlo en mezclas
con almidón para disminuir costos y mejorar la biodegradación
Poli (butileno adipato co-tereftalato) (PBAT)
Es un polímero sintético, biodegradable, comercializado
por BASF (Alemania) con el nombre comercial de
Ecoflex®.
Es un copoliéster alifático –aromático basado en acido
tereftálico , acido adípico y 1-4 butanediol como unidades
modulares.
Comparando con polietileno LD: Ecoflex tiene mayor
permeabilidad al vapor de agua. Menor transparencia. Mayor
resistencia a la tensión. Menor permeabilidad al oxígeno
Aplicaciones : bolsas de empaque y agricultura
Ecoflex es un plástico basado en la petroquímica que tiene las propiedades convencionales del
polietileno, pero es totalmente biodegradable, de conformidad con la norma DIN EN 13432.
BIOPOLÍMEROS
• Polímeros producidos por bacterias. (Polihidroxialcanoatos).
• Polímeros producidos por síntesis química a partir de monómeros
biológicos renovables: Acido poliláctico ( biopoliéster obtenido a partir de
ácido láctico.)
• Polímeros extraídos de fuentes naturales: Polisacáridos (almidón,
celulosa) y proteínas (caseína, gluten) etc.
 Los polihidroxialcanoatos (PHA) son sintetizados por muchas especies de
distintos géneros bacterianos (Ralstonia eutropha produce 96% del peso
seco total)
 Condiciones de estrés nutricional en el medio de cultivo (deficiencia de
nutrientes tales como nitrógeno, fósforo u oxígeno en presencia de exceso
de carbono y energía).
 Se puede usar como sustrato, melaza de caña de azúcar, un residuo
agroindustrial muy económico.
Bioplásticos producidos por bacterias
PHB
PHV
 PHA se acumula en el citoplasma dentro de gránulos y representa para el
microorganismo una reserva de carbono y poder reductor (captador de
electrones).
 Se centrifugan y se rompen para extraer el poliéster y se purifica.
 El PHA es un polímero termoplástico, biocompatible, de regular
cristalinidad y moderada resistencia mecánica.
 Es biodegradable en aproximadamente 7 semanas cuando se lo entierra.
 Biopol (Monsanto) : Polihidroxialcanoato es un copolímero de
hidroxibutirato e hidroxivalerato.
Son
utilizados
como
sistemas
biodegradables para la preparación de
soportes de crecimiento celular en
ingeniería de tejidos.
Polímeros producidos por síntesis química a partir de
monómeros biológicos renovables
Acido poliláctico
PLA (Acido poliláctico)
• Material biodegradable obtenido por fermentación de azúcares
simples. PLA está basado 100% en almidón.
• El almidón es transformado primero por hidrólisis enzimática en
glucosa y luego por fermentación microbiana en ácido láctico.
• El acido láctico mediante un proceso químico se polimeriza
transformándolo en acido poliláctico.
• Es compostable
• Puede ser extrudado, inyectado, soplado, termoformado, impreso y sellado
por calor para producir blisters, bandejas utensilios, contenedores, botellas ,
películas.
• Tiene también usos médicos en suturas, implantes bioabsorbibles y sistemas
de liberación de drogas.
Envases a
base de ácido
poliláctico
Polímeros extraídos de fuentes naturales
• Macromoléculas de origen biológico
Proteínas (caseínas, gelatina etc.)
Polisacáridos (almidón, celulosa,
quitosano etc.)
Biopolímeros
Origen Vegetal
• Exudados de plantas
• Planta (celulosa)
• Fruto (pectina)
• Granos, tubérculos (almidón)
Algas (agar, alginato)
 polisacáridos
Biopolímeros
Origen Animal
Proteínas
 Gelatina
 Albúmina
 Caseína
Polisacáridos
 Quitina-Quitosano
Biopolímeros
Origen Microbiano:
• Dextrano (Leuconostoc mesenteroides)
• Goma Xántica (Xanthomonas campestris)
• Pululano (Aureobasidium pululans)
• Gellan (Sphingomonas elodea)
 polisacáridos
Ejemplos de polímeros comerciales biodegradables combinados
 Biomer (Alemania): PHB (Polihidroxibutirato) y PLA (ácido L poliláctico)
 Empresa Novamont (Italia), Mater Bi
Material a base de maiz. Complejo
de almidones desestructurados
y químicamente modificados
que se mezclan con poli- caprolactona
y/o polivinil alcohol .
 Ecovio. BASF (Alemania) Mezcla de Ecoflex (copoliéster alifático-aromático
biodegradable derivado de la industria petroquímica) con 45% de ácido
poliláctico.
Aplicaciones de Mater Bi
Bolsas de Mater Bi
MERCADO DE LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES
PROVENIENTES DE RECURSOS RENOVABLES
Se estima que el mercado actual de biopolímeros es alrededor de
250.000 toneladas al año y que alcanzará mas de un millón de
toneladas
Aplicaciones de los polímeros biodegradables
• Área médica y farmacéutica
• Área agrícola
• Área de alimentos
• Área ambiental
Aplicaciones de los polímeros biodegradables
Área de alimentos
•Empaques biodegradables (mono y multicapa)
•Empaques con diversas propiedades (empaques activos)
•Recubrimientos en frutas (empaques comestibles)
•Procesado de alimentos: estabilizante, gelificantes

El envasado debe garantizar la estabilidad del alimento
y prolongar su vida útil.
Tipos de empaque:
• PASIVOS O TRADICIONALES
Barrera inerte
• FUNCIONALES
Inteligentes (Información y registro: monitorean las condiciones del
alimento)
Activos (Neutralizan reacciones de deterioro. Absorbedores de
oxígeno, dióxido de carbono, etileno. Liberadores de antimicrobianos,
antioxidantes etc. )
Las formulaciones de películas biodegradables deben incluir al menos un
componente capaz de formar una matriz cohesiva y continua.
POLISACÁRIDOS
celulosa y sus
derivados, almidones,
alginato, quitosano y
otros hidrocoloides
PROTEÍNAS
gluten, zeína, soja
suero lácteo,
caseínas,
colágeno,
gelatina, clara de
huevo, queratina.
LÍPIDOS
ceras y
grasos.
ácidos
Se combinan con
proteínas, polisacáridos (emulsiones o
bicapas)
PLASTIFICANTES: ayudan a mantener la integridad de los films reduciendo su
fragilidad, aumentando la flexibilidad y la resistencia a la rotura( glicerol,sorbitol).
Disminuyen Tg.
Películas biodegradables y recubrimientos comestibles a base de
hidrocoloides:
Almidones nativos (maíz, papa, mandioca, cará, plátano ) y almidones
modificados
Peliculas obtenidas por moldeo ( casting)
 Quitosano: poliaminosacárido obtenido por desacetilación alcalina de
la quitina.
 La quitina se obtiene de exo-esqueletos de artrópodos (cangrejos,
langostinos), que constituyen residuos de la industria alimentaria.
Film Almidón 5%
Film Quitosano 1%
Esfuerzo de corte (Pa)
Caracterización de las películas biodegradables
70
60
50
40
Acetilado
30
Nativo
20
10
0
0
100
200
300
400
500
600
Velocidad de corte (1/s)
Comportamiento reológico
de las suspensiones filmogénicas.
Microscopía óptica
Propiedades ópticas
(opacidad, color)
Micrografías electrónicas de barrido (SEM) de films de
almidón de maíz, secciones transversales
a
c
b
a: Film control
b: Plastificado con glicerol
c: Con sorbitol y lípido
Magnificación: 100m entre marcas
SEM microscopía electrónica de barrido (JEOL, JSMP 100, Japón)
García , Martino, Zaritzky ( 2003)
Microscopía de
fuerza atómica
Imagen topográfica en 3D
Imagen en 2D
Perfil
Parámetros del perfil
Difracción de rayos X de films
Film de almidón de maíz
García , Martino, Zaritzky (2003)
Film de amilomaíz
Calorimetría diferencial de barrido (DSC)
 Análisis de la retrogradación ( recristalización)
de la amilopectina
 Temperatura de transición vítrea
base seca
contenido de humedad
Moisture content (% db)
Isotermas de sorción de agua a 25 oC
80
() almidón de cará
( AC).
70
Formulación de los films:
(-) 3.3% AC
60
( ) 4.0% AC sin glicerol
Efecto del
plastificante
50
sin glicerol
() 3.3% AC 1.3% glicerol
40
() 4.0% AC 1.3% glicerol
30
() 3.3% AC 2.0% glicerol
20
() 4.0% AC 2.0% glicerol.
10
0
0.11
0.43
0.58
0.65
W ate r acti vi ty (aw)
actividad acuosa
0.75
0.90
0.97
Permeabilidad al vapor de agua (WVP) de films sintéticos y
biodegradables
Formulación del film
Almidón de maíz (2%) con sorbitol
Almidón de cará (3.3%) con glicerol
Amilosa
Gluten plastificado con glicerol
WVP (g m-1 s-1 Pa-1)
1.75  10-10
1.50  10-10
3.80 x 10 -10
7.00 x 10 -10
Quitosano 1%
Quitosano 1% +Almidón 3.5%con glicerol
Celofán
4.50 10-11
3.80  10-11
8.40 10-11
LDPE
HDPE
9.14 10-13
2.31  10-13
Permeabilidad a los gases de films a base de almidón
Formulación del film
Almidón de maíz
glicerol
sorbitol
CO2  1010 (cm3 m-1 s-1 Pa-1)
56.9
41.9
O 2  1010 (cm3 m-1 s-1 Pa-1)
4.61
2.48
Coeficiente de selectividad PmCO2 / Pm O 2 = 8-10
Propiedades mecánicas de los films
• Ensayos de tracción con mordazas
• Ensayos de punción
Se obtienen curvas Fuerza–deformación
Patrones de comportamiento mecánico a la tracción
Propiedades mecánicas
Ensayos de punción de las películas
de amilomaíz
Fuerza de ruptura: altura de pico
Elongación a la ruptura: distancia al pico
Módulo elástico: pendiente
Factor de ruptura: Fuerza de ruptura /
espesor de la película
Espectroscopía infrarroja (IR, FTIR)
Espectros de IR de películas individuales y compuestas de MC : quitosano( CH)
Permiten evaluar interacción entre polímeros y determinar su compatibilidad en
películas compuestas
•
Recubrimientos comestibles son formas particulares de las películas
que se aplican directamente sobre la superficie de los materiales.
•
El recubrimiento comestible se asocia en forma continua con el alimento
hasta su consumo.
•
Se consideran como parte del producto final y pueden ser usados para
incorporar aditivos que mejoren la conservabilidad de los alimentos, sus
propiedades o su apariencia.
Recubrimientos comestibles (envase activo)
Sustancias activas pueden ser incorporadas en los recubrimientos:
antimicrobianos, antioxidantes, nutraceúticos
Mejoran la integridad del alimento y
su apariencia
Vapor de agua
Gases
O2,CO2 etileno
Barrera al aceite
Recubrimientos
comestibles actúan
como barrera a
humedad, gases,
vapores y aceites.
Recubrimientos comestibles
 Los recubrimientos comestibles se desarrollan utilizando
materiales comestibles y aditivos considerados GRAS.
 Se usan polisacáridos, proteínas, lípidos.
Los polisacáridos y las proteínas son polímeros hidrofílicos:
•
Buenos formadores de films
•
Excelentes barreras al oxígeno, aroma y a lípidos a baja humedad
relativa.
Pobre barrera a la humedad.
•
Los lípidos son hidrofóbicos:
• Mejores barrera a la humedad que los polisacáridos y proteínas.
Comparables a los films sintéticos.
•
Pero no tienen carácter polimérico lo cual limita su capacidad de
formar films cohesivos.
Recubrimientos de cera han sido aplicados a citrus en los
siglos XII y XIII pero se usaron comercialmente en
manzanas y peras a partir de 1930
Recubrimiento con lípidos (larding) en carnes y quesos se han
usado en la Edad Media.
Las formulaciones de los recubrimientos deben ser líquidas
cuando se esparcen sobre la superficie del alimento.
Después del secado deben formar un recubrimiento con
adecuada adhesión, cohesión y durabilidad para funcionar
apropiadamente
Ejemplos de aplicación de recubrimientos
• Recubrimientos de cera reducen las pérdidas de humedad y
retardan la respiración de frutas y vegetales, extendiendo la vida
útil.
• Proteína de suero de queso, gluten y celulosa se aplicaron en
cáscara de huevo para mejorar la resistencia mecánica.
• Recubrimiento de zeína en pasas de uva para uso en cereales
secos para el desayuno, previene la migración de humedad hacia
el cereal seco y mantiene la calidad.
 Zeina de maiz, proteína de suero
lácteo, y almidón aplicados en nueces y
otros productos para demorar la
aparición de rancidez. Actúan como
barrera al oxigeno y pueden aumentar
la vida útil en un 50%
Pecan
Castañas de
caju
Nueces
Almendras
Brazil nut
 Recubrimientos de caseína retardaron la
aparición de la coloración blanca en
zanahorias pre-peladas y exaltaron el color
naranja natural, actuando como barrera a la
humedad o como humectante de la
superficie.
 Recubrimientos a base de quitosano
redujeron en 24% la producción de
exudado en frambuesas congeladas y
descongeladas mejorando además la
textura
 Recubrimientos con proteínas de soja en manzanas enteras
retardaron cambios de firmeza y color
 Quitosano en pimientos redujo la contaminación fúngica.

Efecto antioxidante del recubrimiento de
proteína de suero conteniendo ácido
ascórbico en maní tostado
 Antioxidantes, como el tocoferol y el butil
hidroxitolueno (BHT) , fueron integrados en
recubrimientos comestibles para inhibir
oxidación de lípidos en hamburguesas
precocidas y en músculo de pescado
Antimicrobianos en recubrimientos comestibles
Acidos orgánicos : Acético, benzoico, láctico, propiónico, sórbico
Parabenos: Metil parabeno
Esteres de ácidos grasos : monolaurato de Glicerilo
Nitrito: de potasio y de sodio
Sulfito:Sulfito de potasio, sulfito de sodio
Polipéptidos: nisina, lisosima , lactoferrina
Aceites de plantas , especias , extractos : canela, Salvia , ajo
Otros: Natamicina , EDTA
• La ventaja de los films comestibles antimicrobianos es que los
agentes inhibitorios en los films se pueden seleccionar y
direccionar para inhibir contaminantes específicos en la
superficie de los alimentos.
• La matriz del film comestible atrapa al antimicrobiano y reduce
su velocidad de difusión durante el almacenamiento.
• Se necesitan menores cantidades de preservador para alcanzar
una vida útil dada si se compara con la adición del
antimicrobianos en forma de spray en la superficie.
Frutillas (Fragaria ananassa) son frutos
blandos con una alta actividad fisiológica postcosecha y cortos períodos de maduración y
senescencia.
Se aplicaron en nuestro laboratorio
recubrimientos a base de almidón, aceite de
girasol (emulsión), plastificante, sorbato de
potasio y ácido cítrico.
Los recubrimientos retardaron la senescencia de los frutos refrigerados debido a su
permeabilidad diferencial a los gases. Se redujo significativamente el desarrollo
microbiano, la pérdida de humedad. Aumentó la firmeza. Se retardó el desarrollo de
color
Frutos almacenados 18 días a 0°C
Control
Con recubrimiento de almidón de maíz con glicerol
vida útil = tiempo para alcanzar 106 UFC/g de fruto
A 0°C, la vida útil de los frutos control fue de 14 días. Los recubrimientos de almidón extendieron la
vida útil a 21 días.
Con sorbato y ácido cítrico fue mayor de 28 dias
RECUBRIMIENTOS COMESTIBLES PARA REDUCIR LA ABSORCIÓN DE ACEITE
El proceso de fritura se emplea tanto para tratar térmicamente a los
alimentos como para impartirles características particulares.
Impacto económico: Gran volumen de producción de alimentos fritos.
Impacto nutricional : El consumo de lípidos tiene influencia en la salud
Los alimentos fritos contienen una alta proporción de lípidos.
En papas fritas el contenido de lípidos pasa de un 0.2% a un 14 % y
hasta un 40% en las tipo chips.
En el caso de pescado crudo, el contenido de aceite pasa de 1.4% a
18% después de frito
La disminución del contenido graso en los alimentos se
plantea como una necesidad, debido principalmente a su
vinculación con la obesidad y enfermedades coronarias.
Metilcelulosa
Exhibe termogelación
Metil éter de celulosa no iónico.
Propiedad de gelación térmica se produce por
las interacciones hidrofóbicas entre las
moléculas que contienen grupos metoxilo.
Predominan las uniones H intermoleculares
sobre las intramoleculares
Algunos resultados obtenidos en nuestro Laboratorio:
Se logró una reducción del 40.6 % en el contenido de aceite
en papas fritas ( 0.7 x 0.7x5 cm) utilizando metilcelulosa y
sorbitol.
Un incremento en el contenido de humedad del 6.3%
No hubo diferencias significativas en el color superficial y la
textura
g grasa /g sólido seco
Contenido de aceite
 El recubrimiento resultó
0.1
0.075
0.05
Control
Con recubrimiento
0.025
0
0
200
400
600
800
Tiempo (seg.)
SEM
ESEM
1000
1200
efectivo para disminuir 30
% la captación de aceite
en un producto farináceo
frito, manteniendo los
atributos de color y textura
Beneficios de los recubrimientos comestibles

Pueden consumirse con el alimento.

Extienden la vida útil: controlan el desarrollo microbiano y los cambios fisiológicos y
fisicoquímicos.

Controlan el intercambio gaseoso (vapor de agua, O2 , CO2).

Previenen la deshidratación, disminuyen la absorción de aceite en el fritado

Mejoran las características organolépticas y nutricionales.

Mejoran las propiedades mecánicas y mantienen la textura de los alimentos
multicomponentes.
Muchas gracias !
Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos
CIDCA ( UNLP- CONICET CCT La Plata)
POTENCIAL DE LA NANOTECNOLOGIA EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
Dra. Silvia Goyanes
Departamento de Física – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA / IFIBA
Para tener sentido de la Escala
UNIDADES EN NANOMETROS
Nanomateriales Naturales
(nm)
A nano escala la Física y la Química son
DIFERENTES
Ejemplos:
Cambia el color, la reactividad química, la temperatura de fusion, etc
•
El cobre, que es blando, se vuelve duro
• El grafito, que es blando, se vuelve muy duro
• El oxido de zinc en su forma Bulk (MACRO) es
blanco y opaco, mientras que en su forma NANO es
transparente
Nano vs Micro
3% en Volumen de Ti02
Diámetro 10 µm
2.8 Part.
As: 0.15 m2/g
Diámetro 1 µm
2860 Part.
As: 1.5 m2/g
Diametro 10 nm
2.8 Billones Part.
As: 150 m2/g
Gran Aumento de la SUPERFICIE para el Mismo VOLUMEN
Procesado de Alimentos
Vajilla
Antibacterina
Nano
Plata
Nano-Tamices
Microfiltración
Ultrafiltración
Nanofiltración
Desarrollo de Nuevos Alimentos
Papas Fritas que usen “Nano Sal”
1 Grano de 10 m
se transforma en
1Billon de 10 nm
Nano-mayo: Sustituye el aceite con finas gotas
de agua cubiertos de aceite.
El mismo sabor con menos Sal / Grasa
Aceite
Agua
Desarrollo de Nuevos Alimentos
 Nanopartículas: Adición a comidas para mejorar las propiedades de Flujo,
Color y Estabilidad durante el procesado. Dioxido de Titanio (blanqueador)
 Nanoencapsulacion de nutrientes o de sabores, nutraceuticos antioxidantes,
etc. (liberacion controlada)
Nanoencapsulación

Transporta el ingrediente funcional al lugar desado y controla la liberación
(probióticos, fitoesteroles, etc)

Preservar la calidad nutricional (Compuestos inestables al tratamiento termico,
degradacion quimica o biológica por ejemplo la oxidacion durante el
procesamiento ó el almacenamiento)

Mejora en las caracteristicas sensoriales. Ej. bloquea el sabor aceite de pescado,
bioactivos amargos

Mejora la biodisponibilidad. Ej Curcumina se encapsula en piperina
Nanoencapsulación
Aceite de Canola con
bioactivos
Pan con ω-3
Nanocápsulas con aceite
de atún
Las nanocápsulas se
rompen en el estómago
Nanoencapsulación de
fitoesteroles
Encapsulación de Vitaminas C y E y diferentes ácidos
grasos (usando tecnología de miscelas)
Nanotecnología en Envases
Envases Plásticos:
Desarrollo de Nanomateriales, Mejora en las
Propiedades Mecánicas, Térmicas y de Barrera
N-Coat: Laminado Multicapa
Capa ultra delgada de un Nanocompuesto
entre capas de poliéster.
Nanocompuestos de Nylon para botellas de
cerveza (Honeywell, Nanocor)
 No Cambia la Transparencia
Envases Inteligentes
Absorbentes de
Oxigeno
NANOPARTICULAS
MAYOR
SUPERFICIE
EXPUESTA.
Absorbentes de
humedad /olores
MAYOR
VELOCIDAD
RESPUESTA.
Indicadores de
frescura
Indicadores de
Tiempo Temp.
 Envases Activos: combaten bacterias y/o adicionan
vitaminas, antioxidantes, etc, en forma controlada
•
•
Nanopartículas
Nano Plastic Wrap
Nanoencapsulados
Plástico con Oxido de Zinc Nanometrico
•
•
•
Aplicaciones: Anti-UV. Como reflejo de IR.
Esterilización y anti-moho.
Mayor tolerancia a la temperatura
Principio Activo
Obtención de Nanofibras. Electroestirado
Mallados de Fibras Nanometricas
Este material Flota en agua
PLA Convencional
4 veces mas liviano que el fabricado por métodos convencionales.  = 0.3 g/cm3
1 - BIONANOSTARCH
Producido a Escala de Laboratorio
Nuevo Concepto:
Introducción de nanocristales de almidón de maíz en una matriz de
almidón de mandioca
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Buenos Aires
Las frutas frescas pintadas no muestran envejecimiento (sin conservantes)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Buenos Aires
+ Antimicrobiano Natural
Queso Reggianito pintado
6 Meses, a Temperatura Ambiente
PREMIO IBEROAMERICANO a la
innovación y el emprendimiento 2010
United States Patent Application 2013003438
Kind Code A1
(2013)
El uso de Nanomateriales en
alimentos ya es una realidad.
[email protected]
PASTEURIZACIÓN FRIA DE ALIMENTOS: PULSOS DE LUZ Y ALTAS PRESIONES
Dra. Stella Maris Alzamora
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) – Investigadora del Conicet
Calidad e inocuidad como fuerzas impulsoras de los
nuevos factores de conservación
alimentos procesados “naturales”
cambios mínimos en las propiedades nutricionales y
sensoriales
conveniencia (“ready-to-eat ”, al paso)
“salud”
disminución de la incidencia de ETA’s
factores alternativos de preservación
(entre ellos los denominados agentes físicos “no térmicos”)
Ejemplos de factores “no térmicos”
Alta presión hidrostática
Pulsos eléctricos
Ultrasonido
Luz ultravioleta contínua
Pulsos de luz
Estos agentes pueden inactivar microorganismos a
temperaturas ambiente o sub-letal reduciendo el
daño térmico
El enfoque de “barreras” como principio en el diseño
de los tratamientos de conservación
Arreglos posibles:
dos o más factores de estrés microbiano en simultáneo para inactivar
patógenos y deteriorantes
uno o más factores de estrés para inactivar/dañar o remover
físicamente algunos microorganismos, y luego, en modo secuencial,
uno o más factores de estrés para prevenir crecimiento/supervivencia
de células dañadas sub-letalmente o de células resistentes
dos o más factores de estrés en secuencia para inactivar
microorganismos
Altas Presiones
Hidrostáticas
Concepto
El proceso de ALTA PRESIÓN HIDROSTATICA (HP) somete a
alimentos líquidos y sólidos, envasados o no, a presiones
isostáticas generalmente comprendidas entre 100 y 700 MPa
(986 - 6902 atm). Tiempo de exposición: desde 1 pulso hasta ˃ 20 min.
Transmisión de la presión instantánea y
uniforme (independencia del tamaño y
forma del alimento) mediante un fluido
hidráulico (agua)
El trabajo de compresión durante la
presurización incrementa la T por
calentamiento adiabático en forma reversible,
disminuyendo la T hasta su valor original
durante la descompresión.
(ej. H2O: T se incrementa 3ºC cada 100 Mpa)
400 MPa
Modos de acción en células microbianas
Células vegetativas
Zygosaccharomyces
bailii
Presión (MPa)
El modo de acción depende
de la dosis
400-600
˃300
100-200
30-50
Presión
atmosférica
0,1
Alteraciones en mitocondrias y
citoplasma
control
Desnaturalización irreversible
proteínas y enzimas
Daño a membranas (transiciones de fase y
solidificación bajo presión), desprendimiento
proteinas de membrana
Inhibición síntesis proteínas
Desintegración ribosomas
Influencia en expresión de genes
Esporas bacterianas
Barotolerantes
(refractarias a P > 1200 MPa a T amb)
345 MPa, 10 min
Pérdida rugosidad
superficial, contornos
deformados, abolladuras,
disrupción superficial
Lactobacillus
mesenteroides
control
Región nucleoide
expandida, áreas de
citoplasma más
transparentes, ruptura de
peptidoglicanos
250 MPa, 5 min, 35ºC
Modo de acción
Combinación T-HP


Temperaturas entre 45 – 50ºC incrementan la velocidad de inactivación de microorganismos
vegetativos
Temperaturas en el rango 90 – 110ºC en combinación con 500 – 700 MPa inactivan bacterias
formadoras de esporas
Procesos de conservación usando HP de
acuerdo a la T de trabajo
5°C
Pasteurización
fría a HP
40°C
Pasteurización
asistida por HP
400-600 Mpa; T ambiente;1-2-min HP
Inactivación enzimas y células vegetativas
Almacenamiento refrigerado
Equipos industriales disponibles
Aprobado en USA y UE para varios alimentos
Aumento en la calidad y la vida útil
90-100ºC
Esterilización asistida
por HP
700-800 Mpa; T elevada (70-90ºC al inicio y no
más de 110-120ºC); 1-5 min HP
Inactivación enzimas y esporas
Almacenamiento a T ambiente
Mejor calidad que esterilización térmica
Sólo disponible equipo a escala piloto
Aplicaciones actuales en la industria alimentaria
Carnes curadas
Fetas jamón crudo:
500 MPa, pocos min., tratamiento
postenvasado;
5 ciclos log L. monocytogenes
Extensión vida útil
Carnes cocidas
(jamón cocido, pollo
asado, pechuga de
pavo, salchichas)
Fetas jamón cocido en pouches:
500 Mpa, pocos min;
Extensión vida útil: 60 d en
refrigeración
Jugos de frutas
Guacamole
500 Mpa, 2 min, extensión vida
útil de 7 a 30 d en refrigeración;
reducción de varios patógenos e
inactivación de la PPO
y otras salsas
mejicanas
400 Mpa, pocos min, ≤20ºC;
Vida útil 30 d refrigeración,
reducción de levaduras y
mohos, destrucción de
E.coli O157:H7
Mermeladas
400 Mpa, 5 min, T amb;
Reducción levaduras y
mohos; vida útil: 30 d;
refrigeración para minimizar
pardeamiento y pérdida de
flavor por acción enzimática
Comidas
preparadas
Ostras
250-350 Mpa, 1-3 min, T
amb;
- eliminación de Vibrio spp.;
- liberación del músculo
aductor de la caparazón
Pulsos de luz (PL)
Otras denominaciones
Luz pulsada
Luz UV pulsada
Luz blanca pulsada
Luz pulsada de alta intensidad
Pulsos luminosos
Concepto
Intensidad
Inactivación de microorganismos mediante la aplicación de pulsos intensos y de
corta duración de luz blanca de amplio espectro, desde el UV al IR (ʎ 200 –
1100 nm)
Un pulso:
Duración: 1 s á 0,1 s
1 – 20 flashes por segundo
Energía: 1,27 J/cm2 por pulso
Espectro de la luz pulsada
Longitud de onda (nm)
Rayos X
Ultravioleta
Luz visible
Infrarrojo
UVvacío
Lámpara baja
presión Hg
Curva
espectral de
inactivación
celular
Longitud de onda
(nm)
Pulsos de luz generados por
lámparas de descarga de Xenón
Aprobado por FDA en 1996 para
descontaminación de superficies de
alimentos o superficies en contacto
con alimentos
Aplicación de lámparas de luz pulsada on line para sanitizar
el exterior de envases con productos estériles o envases
vacíos (compañías farmacéuticas y de insumos médicos)
Equipo de PL para
desinfectar agua y
líquidos claros a
escala laboratorio
Equipo a escala laboratorio SteriPulse-XL® 3000 C4
(Xenón Corporation) para tratamiento de superficies
Modos de acción en los microorganismos
I - Fotoquímico: modificación del
DNA, desnaturalización de proteínas
y otras alteraciones del material
celular, impidiendo la reproducción
II- Fototérmico: disrupción celular
por el calentamiento temporario
causado por la absorción de la luz
para dosis ˃0,5 J/cm2
III- Fotofísico: daño a estructuras
(membranas) debido al los altos
picos de energía con pérdida de
material celular
esporas de Aspergillus niger
control
LP (1s)
Espora vaciada (explosión
interna), parte externa
deformada ,formación de
cráteres
Limitaciones en la aplicación
Interacción de la radiación con el medio de propagación y la muestra
Absorción
Reflexión
Dispersión
Refracción
Fluencia influenciada por la distancia a la
lámpara y el espesor de la muestra.
Mayor efectividad en superficies lisas y
líquidos libres de partículas en suspensión
(agua, jugos claros).
0
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
Log N/No
Efecto superficial en muestras sólidas
Alyciclobacillus acidoterrestris
20
40
60
80
Jugo de manzana
Agua peptona pH 3,1
Time (s)
PL, 10 cm from the lamp,
3 pulses/s, fluence at 60 s : 95,5 J/cm2
Limitaciones
100
90
d = 5 cm
80
70
T (ºC)
Calentamiento del alimento a
fluencias grandes
Incremento de temperatura de
rodajas de manzana con el
aumento del tiempo de
irradiación y con la disminución
de la distancia a la lámpara (“d”)
d = 10 cm
d = 15 cm
60
50
40
30
20
Eficacia reducida
por formación de
biofilms, y
ocultamiento y/o
internalización de
microorganismos
10
0
0
20
40
60
80
100
Tiempo (s)
Biofilm en Portobello
Biofilm en tomate
Fluencia/pulso, J/cm2
Uniformidad del
tratamiento
Distancia vertical
Distancia horizontal
Internalización de E. coli en un
estomata de lechuga
Aplicaciones actuales/potenciales en la industria
alimentaria
Desinfección de aire y agua para aplicaciones asépticas
Inactivación de microorganismos patógenos y de deterioro en
alimentos fluidos
Control de microorganismos en superficies
 Desinfección de utensilios y superficies
 Desinfección de envases y cierres
 Descontaminación de superficies de alimentos

tratamiento del producto en su envase final
Como parte de métodos combinados de conservación
Aplicaciones
Algunos estudios
 Filetes de salmón crudo
Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes, ~ 1 ciclo log reducción, PL: 60 s (Ozer & Demirci, 2005.)
 Pechuga de pollo deshuesada
Salmonella typhimurium, ~ 2 ciclos log en pechuga no envasada (5 cm-15 s) y envasada al vacío (5 cm-30 s). Está en estudio
planta piloto descontaminación carcazas enteras (Keklic et al, 2008).
 Leche
Staphylococcus aureus, 0,55- 7,26 ciclos log según distancia lámpara (5,8,11 cm), velocidad de flujo (20,30,40 ml/min) y número de
recirculaciones (Krishnamurthy et al, 2007.)
 Frutillas y frambuesas
Pasteurización continua de leche???
Escherichia coli O157:H7, Salmonella enterica, ~2 ciclos log en frutillas y 4,5 ciclos log en frambuesas. Sin daños visibles a las
dosis usadas (5-72 J/cm2 ; 5-60 s) (Bialka et al, 2008) ).
 Champiñón
Reducción de la flora nativa, extensión de vida útil de 2 días (Oms-Oliu et al., 2010).
 Manzana cortada
Reducción de flora nativa, L. innocua y E. coli (Gómez et al. 2011, 2012).
 Jugos de frutas
Varios autores, flora nativa y m.o. inoculados (E. coli, L. monocytogenes, Salmonella spp., S. cerevisiae) (Ferrario et al.
2013; Moraru et al., 2009).
 Cáscara de huevo
Salmonella enterica, ≈ 3,6 ó 1,8 ciclos log, según cáscara no tuviera o tuviera lavado previo (Hierro et al., 2009).
¿Comercialización de tecnologías basadas en factores “no
Desafíos asociados a la adopción industrial
térmicos” ?
Falta de estudios sistemáticos sobre el efecto del factor/dosis en la inocuidad y
calidad, durante el tratamiento y en la etapa de almacenamiento.
Conocimiento incompleto del modo de acción en los microorganismos
¿Cuál es el patógeno más resistente que puede sobrevivir al proceso?
¿Cuál es la cinética de inactivación?
¿Cómo influyen los factores críticos del proceso?
¿Cuál es el nivel de inactivación necesario?
¿Cómo impacta la matriz alimenticia en la supervivencia?
PL: falta información, literatura insuficiente, no existen modelos cuantitativos…
HP: literatura abundante pero se requiere más investigación para mayor aplicación industrial
En general procesos de conservación menos robustos
Diseños alimento-específicos
¿Cuál es la conducta microbiana en el almacenamiento?
El grado de cambio en las
condiciones ambientales
(i.e. los factores de estrés
aplicados y la dosis)
determinará si el m.o.
pierde viabilidad, es
dañado o expresará
mecanismos adaptativos
que le permitirán
sobrevivir y aún
desarrollarse
Pueden los m.o. dañados repararse
y crecer durante la vida útil del
producto?
Cómo es el crecimiento de los m.o.
remanentes refractarios a la LP?
Estudios de
almacenamiento
esenciales!!!
Frutas cortadas: manzana
Respuesta microbiana de flora nativa y de microorganismos inoculados
(PL a 10 cm o 5 cm de la lámpara durante 10 s o 60 s, y almacenamiento refrigerado)
Exposición a PL
Almacenamiento a 5ºC
0
250
Flora nativa:
bacterias
200
N (UFC/g)
Log (N/N0)
-0.5
-1
10 cm
-1.5
5 cm
-2
control
100
 10 s, 10 cm
 60 s, 10 cm
50
E. coli
-2.5
150
0
-3
0
20
40
60
80
100
Exposure time (s)
N (UFC/g)
0
Log (N/N0)
-0,5
10 cm
-1
-1,5
-2
L. innocua
0
120
5 cm
-2,5
400
350
300
250
200
150
100
50
0
4
6
Storage time (day)
control
 10 s, 10 cm
 60 s, 10 cm
2
4
Storage time (day)
0
20
40
60
80
Exposure time (s)
100
120
8
Flora nativa: levaduras
y mohos
0
-3
2
No hubo crecimiento de
E. coli y la población de
L. innocua disminuyó
durante el
almacenamiento después
de 10 s ó de 60 s de
exposición a LP .
6
8
Incremento
de
la
inocuidad y extensión
de la vida útil, aún a la
dosis menor (10 s, 10
cm).
Algunas herramientas multidisciplinarias para entender la conducta microbiana
- Técnicas “ómicas”
Estudio de la fisiología celular considerando todo el conjunto de biomoléculas
celulares y generación de bases de datos de las reacciones celulares a condiciones
ambientales.
- Citometría de flujo multiparamétrica
Información sobre parámetros celulares a nivel célula individual y su distribución en la
población microbiana.
- Microscopía
Evaluación de los cambios por el/los proceso(s)a nivel micro, ultra y nanoestructural .
- Aplicación de métodos analíticos modernos (ej. FT-IR)
- Microbiología cuantitativa
Modelado matemático de la conducta microbiana (identificación de procesos
equivalentes desde el punto de vista microbiano y definición de factores del proceso).
Log N/No
1
Citometría de flujo multiparamétrica
-1
Jugo manzana, pH 3,5
Gráficos de densidad de fluorescencia de S. cerevisiae,
marcada con ioduro de propidio (PI) y fluorescein-diacetato (FDA), en
respuesta a LP a diferentes dosis
(dosis:1,2; 6,0; 12,0; 23,9 y 71,6 J/cm2)
-3
Agua peptona, pH 5,6
-5
Agua Peptona , pH 3,5
-7
0
10
20
30
Tiempo (s)
40
50
60
Agua peptona pH 3,5
0s
I
Esterasa activa,
membranas
intactas
FDA
Esterasa
activa,
membranas
mínimamente
dañadas
II
1s
5s
10 s
20 s
60 s
VNC
Esterasa no
detectable, membranas intactas
III
Esterasa negativa,
membranas
comprometidas
MUERTAS
IV
PI
Agua peptona pH 5,6
Jugo manzana
Log N/No
1
Citometría de flujo multiparamétrica
-1
Jugo manzana, pH 3,5
-3
Gráficos de densidad de fluorescencia de S. cerevisiae,
marcada con PI y FDA, en respuesta a LP a diferentes dosis
(dosis:1,2; 6,0; 12,0; 23,9 y 71,6 J/cm2)
Agua peptona, pH 5,6
-5
Agua peptona, pH 3,5
-7
0
10
20
30
Tiempo (s)
40
50
60
Agua peptona pH 3,5
0s
1s
5s
10 s
20 s
Células viables pero no
cultivables que pueden
recuperarse durante el
almacenamiento afectando la
vida útil del jugo
60 s
Agua peptona pH 5,6
Jugo de manzana
Imágenes en TEM de células de S. cerevisiae expuestas a diferentes dosis de LP
Efecto multiblanco de la LP
-Ruptura de paredes
celulares y membranas, con
pérdida de contenido interno
(i)
-Separación del citoplasma y
la pared celular (f)
-Disrupción de la estructura
interna (d,g,l)
-Contenido celular sin
paredes (j)
a, c, d, e, g, i, j, k: peptona pH 3.5; b, f, h, l: jugo de manzana
Conclusiones
 Ambas tecnologías son promisorias en cuanto a calidad comparadas con las
tecnologías térmicas convencionales.
 Las tecnologías pueden, desde el punto de vista microbiológico,
incrementar la vida útil, incrementar la inocuidad sin extender la vida útil,
o ambos: incrementar la vida útil y la inocuidad.
La respuesta microbiana depende de la dosis, el tipo de microorganismo, la
matriz y los factores críticos de cada tecnología. Por ello el diseño de la
tecnología de conservación es proceso/producto específico.
 El estudio más sistemático del efecto de los factores antimicrobianos y el
dominio ambiental en la respuesta de los factores de calidad y la conducta
microbiana, permitirá un diseño racional y no por prueba y error. Ello contribuirá
a la adopción industrial de las tecnologías.
Muchas gracias !!!
[email protected]
Grupo de investigación
Sandra N. Guerrero, Andrea V. Nieto, María A. Castro,
Paula Gómez, Marcela Schenk, Silvia Raffellini,
Analía García Loredo, Mariana Ferrario
INVESTIGACION Y DESARROLLO: UNA VISION DESDE LA INDUSTRIA DE
ALIMENTOS
Dr. Héctor Iglesias
Consultor para la industria de alimentos
La investigación NO es un trabajo, es una ACTITUD más que una actividad.
Se vive y piensa para buscar soluciones a los grandes y pequeños problemas,
para MEJORAR los resultados del esfuerzo humano.
Desde el punto de vista industrial, la investigación es el precio que las empresas
deben pagar para no terminar en manos de la competencia.
Por lo tanto la investigación NO ES OPCIONAL, es ESENCIAL para la supervivencia.
¿ En qué consiste investigar ?
“LA INVESTIGACION ES VER LO QUE EL MUNDO VE, Y
PENSAR LO QUE NADIE HA PENSADO.” A.S.GYORGYI.
“LA MAYORÍA DE LA GENTE MIRA LO QUE ES, NUNCA VEN
LO QUE PODRÍA SER.” A. EINSTEIN
“LA UNIVERSIDAD ES LA ÚLTIMA RESERVA
MORAL DE LA REPÚBLICA”.
ERNESTO SÁBATO.
¿ Para qué I&D debe relacionarse con tantas áreas ?
¿Cuánto tiempo tenemos para desarrollar una idea?
Muy poco pues las empresas quieren todo para AYER.
¿En qué consiste el método?
Recuerdos
Experiencias
sensoriales
Imágenes
visuales
Sentimientos,
emociones
Juego combinatorio
Sensaciones
musculares
Pensamiento creativo
Verbalización y fórmulas matemáticas
“LA INVENCION NO ES EL RESULTADO DEL
PENSAMIENTO LOGICO, AUNQUE EL PRODUCTO
FINAL ESTE DENTRO DE UNA ESTRUCTURA LOGICA.”
La cultura de una empresa tendra gran influencia en
el desarrollo de productos
TIPOS DE DESARROLLOS IMPULSADOS POR MARKETING
INNOVACIÓN
¿Qué hago mañana al llegar a la oficina?
“LA VISIÓN SIN ACCIÓN ES SÓLO UN SUEÑO, LA ACCIÓN
SIN VISIÓN ES UNA PESADILLA”.
ANTICIPAR (“FLASH FORESIGHT”)
CONCLUSIÓN
MUCHAS GRACIAS
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