lunes, 13 de mayo de 2013

Aplicación del Frío a los Alimentos

Efecto de las bajas temperaturas sobre los procesos que modifican la calidad de los alimentos
 
 
      En general las bajas temperaturas estabilizan los sistemas y ralentizan todos los procesos que deterioran la calidad de los alimentos, sin embargo el frío no es una panacea ya que la aplicación de los tratamientos en condiciones inadecuadas (refrigeración o  congelación) pueden producir una activación de los agentes causantes del deterioro de la calidad.
 
Temperaturas inferiores al punto de congelación permiten tiempos de conservación prolongados al controlar eficazmente el desarrollo microbiano y la mayoría de los procesos químicos causantes del deterioro de la calidad, sin embargo el propio proceso puede producir floculación, rotura de la estructura celular y activar determinados procesos químicos, por el efecto de concentración de la fase líquida, y en resumen acelerar el deterioro del alimento. Temperaturas inferiores al punto de congelación producen la cristalización del agua (aumento de volumen) que afecta en mayor o menor medida a la estructura del alimento (textura) dependiendo de la velocidad de congelación. Velocidades de congelación elevadas producen cristales de menor tamaño y por tanto una menor alteración de la textura.
     El calor de respiración, producido por la actividad metabólica en vegetales se ajusta al modelo de van't Hoff en el rango de temperaturas entre -1.5 y 45°C (Fig. 5A). Temperaturas inferiores a -1.5°C inician la cristalización del agua libre y producen la muerte metabólica de los tejidos, mientras que temperaturas superiores a 45°C inducen desnaturalización de proteínas y anulación de los mecanismos enzimáticos.
       La pérdida de agua, disminuye con la temperatura según la curva de presión de vapor, a temperaturas superiores al punto de congelación del alimento. A temperaturas inferiores al punto de congelación se produce un efecto de concentración de la fase líquida .
      La velocidad de las reacciones químicas, decrece exponencialmente con el descenso de la temperatura en el rango de temperaturas superiores al punto de congelación. Temperaturas inferiores al punto de congelación producen un incremento de actividad por efecto de la concentración de solutos en la fase líquida.
      El crecimientos de los microorganismos, alcanza un máximo a temperaturas próximas a 30°C y decrece con la temperatura. A temperaturas inferiores a 4.5°C se detiene el crecimiento de las bacterias mesófilas mientras que continúa el crecimiento, aunque lentamente, de las bacterias psicrófilas .
 Cinética de las reacciones
 
      Los alimentos por su composición son sistemas altamente inestables y son facilmente alterados tanto por procesos enzimáticos como por reacciones químicas. Las enzimas pueden ser propias del alimento (endógenas) o procedentes de microorganismos (exógenas) contaminantes. La actividad enzimática depende del pH, temperatura, concentración de la enzima y sustrato, presencia de inhibidores..etc.
      La velocidad de las reacciones tanto químicas como enzimáticas dependen directamente del número de moléculas que tienen la necesaria energía de activación. Arrhenius estableció la relación entre la velocidad de reacción, energía de activación y temperatura mediante la ecuación:
K=K0 • e (-E/RT)
K= velocidad de la reacción
K0= constante
E= energía de activación
R= constante de los gases (1.98 cal/mol)
T= temperatura (°K)
      Basándose en la ecuación de Arrhenius, van't Hoff establece el concepto de "cociente de temperatura" Q10 que define la relación entre las velocidades de reacción a T2 y T1 siendo T2-T1=10°C.
 
Q10=Kt+10/Kt
 
      En la mayoría de las reacciones químicas, enzimáticas y biológicas, Q10 toma valores entre 2 y 3, sin embargo se ha comprobado que en mecanismos biológicos Q10 es mayor cuando el rango de temperaturas es más bajo, así entre 0 y 10°C alcanza valores superiores a 3 (Tabla I)
Las reacciones se pueden clasificar en relación de los valores de Q10:
 
- Reacciones que se ajustan a la ecuación de Arrhenius, al   descender la temperatura disminuye la velocidad de la reacción,  Q10>1

- La temperatura no influye sobre la velocidad de la reacción,    Q10=1.
 
- Al descender la temperatura aumenta la velocidad de la reacción   y decrece la estabilidad del alimento, Q10<1
Kuprianoff establece una relación entre los valores de Q10 y la velocidad de deterioro del alimento, analizando la velocidad del deterioro en relación con parámetros sensoriales (test panel) o pérdida de algún componente nutricional básico del alimento (vitaminas).
Tabla I. Efecto de la temperatura sobre la velocidad de deterioro de los alimentos

Temp

(°C)

Q10

Velocidad

deterioro

P.U.

P.D

(%)

 0-10

3.0

 1.0-3.0

100-33

1-3

10-20

2.5

 3.0-7.5

 33-13

3-8

20-30

2.0

 7.5-15.0

 13-7

8-14

30-40

1.5

15.0-22.0

  7-4

14-25
* P.U., período útil; P.D., pérdida diaria
       Las bajas temperaturas retardan los procesos que deterioran la calidad, por lo que además controlan indirectamente la estabilidad de los sistemas que coexisten en los alimentos.
Temperaturas en el rango entre 30 y 40°C son óptimas para el desarrollo de las reacciones enzimáticas, y superiores a 45°C inhiben la mayoría de los mecanismos enzimáticos al producirse la desnaturalización de proteínas.
 
Desarrollo de microorganismos
       La contaminación natural hace que el desarrollo de microorganismos sea el factor limitante de la conservación de la mayoría de alimentos al estado fresco. El desarrollo de microorganismos no solamente deteriora la calidad de los alimentos, sino que además puede tener efectos tóxicos para la salud del consumidor. Determinadas especies de Staphilococcus, Clostridium, Salmonellas, etc... son productoras de toxinas a temperaturas superiores a 10°C .
      El desarrollo de microorganismos va a depender fundamentalmente de la contaminación natural (carga microbiana) y de la temperatura. Así, temperaturas inferiores a 10°C inhiben la síntesis de toxinas aunque la multiplicación  contínua, lentamente, hasta temperaturas de 6.5°C (Staphilococcus y Clostridium perfringens) y 5.2°C (Salmonelas). Incluso existe síntesis de toxinas de algunas especies como Clostridium botulinum tipo E hasta 3.3.°C.
 
     
                           Figura 1. Efecto de la temperaturas sobre el desarrollo de microorganismos
 
A temperaturas inferiores a 3.3°C desaparece el riesgo debido a la presencia de bacterias patógenas o toxinógenas y por debajo de -18°C se detiene todo tipo de multiplicación microbiana (efecto bacteriostático). Hongos y levaduras presentan un máximo de desarrollo a 25-30°C y su crecimiento se inhibe a temperaturas inferiores a -10°C.
      En resumen, temperaturas inferiores a 3.3 °C reducen drásticamente el desarrollo microbiano lo que supone un lento deterioro de la calidad del alimento y la anulación de los riesgos de desarrollo de bacterias patógenas.
Es evidente que el descenso rápido de la temperatura es un factor decisivo para controlar el desarrollo microbiano, sin embargo, debe tenerse en consideración que el frío, tanto en refrigeración como congelación, no es un agente esterilizante si el alimento está inicialmente contaminado por microorganismos. 
 
Alteraciones en miosistemas
 
      El desarrollo de los procesos post-mortem, depende del estado bioquímico del músculo y de la temperatura. Cuando los procesos se desarrollan a temperaturas elevadas (20-25°C) se produce un rápido descenso del pH y una elevada desnaturalización proteica (acortamiento de la fibra superior al 30%) que dan lugar a elevadas pérdidas por exudado, y carne dura y poco jugosa, incluso después del cocinado.
      A temperaturas entre 14 y 20°C el desarrollo de los procesos post-mortem se ralentiza pues disminuye la velocidad de la glicolisis, reduciéndose el acortamiento (<10%) y la pérdida de exudado, obteniéndose una carne con un óptimo de calidad de consumo. Sin embargo cuando la temperatura del músculo desciende de 10-14°C antes de que el pH alcance valores inferiores a 6.0-6.2 se produce el acortamiento por frío (cold shortening) que se caracteriza por un drástico acortamiento de la fibra muscular (40%) dando origen a una carne dura y poco jugosa, que se mantiene después del cocinado 







Figura 2. Efecto de las bajas temperaturas sobre la calidad de miosistemas
 
La sensibilidad al acortamiento por frío depende de la naturaleza del músculo, los músculos rojos (ovino y bovino) son más sensibles que los músculos blancos (porcino). El desarrollo de acortamientos anómalos por una inadecuada aplicación del frío es un problema importante en ovino y bovino (figura 3) , y escaso en porcino y pescado. En pescados, el acortamiento por frío, únicamente puede plantear problemas en producto fileteado.
      El proceso de congelación origina cambios en el músculo debido al fenómeno de cristalización. El cambio de estado del agua durante el proceso produce la acción mecánica del hielo (rotura de la compartimentación celular), y un incremento de la concentración de solutos en la fase líquida que altera las características físico-químicas del sistema; pH, fuerza iónica, actividad de agua, etc.., ambos fenómenos producen una activación de determinadas reacciones (especialmente químicas) responsables de la pérdida irreversible de calidad en el alimento.
 

 Figura 3. Efecto de la temperatura sobre el acortamiento en miosistemas
 
Por ello, es esencial que el sistema de congelación seleccionado supere esta 'fase  crítica' con la mayor rapidez posible, para minimizar el efecto negativo de la congelación del agua. Durante la conservación al estado congelado la pérdida de calidad en carnes y pescados se produce fundamentalmente por procesos físicos de: de sublimación (color) y recristalización (textura), y los procesos químicos: desnaturalización y agregación de proteínas (textura), oxidación de lípidos (sabor), degradación de nucleótidos (sabor), y pardeamientos (color).
Es importante indicar que las canales congeladas en estado 'pre-rigor' experimentan durante la descongelación un fuerte acortamiento de la fibra muscular (40-60%) y un elevado exudado, originando una carne dura y poco jugosa. Los mecanismos de esta alteración son similares a los del acortamiento por frío.


Alteraciones fisiológicas
 
Las bajas temperaturas son un medio muy eficaz para controlar los procesos fisiológicos post-recolección, sin embargo existen determinadas especies que su metabolismo sufre alteraciones irreversibles a temperaturas próximas al punto de congelación.
 
 
  


Figura 4. Daño por frío en productos vegetales 


 La respuesta fisiológica a las bajas temperaturas depende de las propias característica de la especie. En la Fig. 5 se puede observar la diferente respuesta fisiológica al descenso de temperatura de especies sensibles [B y C] y tolerantes [A] a las bajas temperaturas. En especies tolerante la relación actividad fisiológica- temperatura responde a una función exponencial, sin embargo en especies sensibles al descender de la temperatura 'crítica' (<4.5°C) la actividad fisiológica se activa y decrece el periodo de conservación.
 
 
Figura 5 Patrones del tiempo de conservación de vegetales en funcion
de la temperatura y sensibilidad al frío.
   
   Las especies más sensibles a los daños por bajas temperaturas (chilling injury) son las originarias de climas tropicales y subtropicales. En las especies tropicales y subtropicales temperaturas inferiores a 10-12°C inducen un cambio de fase de los lípidos de la membrana celular y se alteran irreversiblemente los procesos fisiológicos post-recolección, y en especial el proceso de maduración de frutos. 


      La alteración de los procesos fisiológicos es inducida por una relación inadecuada temperatura-tiempo de tratamiento, e implica una pérdida irreversible de la calidad comercial. Los síntomas del daño por frío dependen directamente de la especie e incluso la variedad, y de la intensidad de la alteración. Mientras en cítricos se manifiesta por el picado de la piel (pitting), en aguacate los primeros síntomas son el pardeamiento de los haces vasculares, y en patata se produce un endulzamiento. Cuando el daño es intenso en frutos climatéricos (aguacate, chirimoya, etc..) el proceso de maduración se desarrolla de forma incompleta y el fruto no es capaz de alcanzar el óptimo de consumo (Wang, 1990). El daño por frío depende directamente del grado de madurez en recolección, siendo especialmente sensibles los frutos recolectados en un menor grado de madurez.

 
      Los frutos hortícolas aprovechables como frutos inmaduros para el consumo (calabacín, pepino, etc..) son especialmente sensibles a las bajas temperaturas, por lo que son aconsejables temperaturas de conservación próximas a 13°C.

      Las modificaciones de la calidad producidas por el 'daño por frío' son especialmente intensas cuando los frutos son transferidos a temperatura ambiente para su comercialización. Asimismo, el 'daño por frío' aumenta la sensibilidad al desarrollo fúgico (Penicillium, Alternaria, Rhizopus, etc..).
 
Es por tanto evidente que para optimizar la conservación de especies sensibles al 'daño por frío' debe establecerse una relación adecuada entre especie, variedad y grado de madurez en recolección, y temperatura-tiempo de tratamiento.



      El proceso de congelación, en productos vegetales produce la muerte celular con el consiguiente cese de los procesos fisiológicos. La cristalización del agua produce la destrucción de la pared celular y cambios importantes en estructura celular que se manifiesta en cambios importantes de textura, de mayor importancia que en miosistemas. Asimismo el efecto de concentración de la fase líquida activa determinadas reacciones químicas, que inducen una pérdida de calidad en el alimento. Por ello, es esencial que el sistema de congelación seleccionado supere esta "fase  crítica" con la mayor rapidez posible. 
 

Durante la conservación al estado congelado la pérdida de calidad en vegetales se produce fundamentalmente por procesos físicos: sublimación (color) y recristalización (textura), y químicos: degradación de pigmentos (clorofilas) y procesos oxidativos (fenoles) que pueden alterar significativamente la calidad sensorial (color, sabor, etc..)
 

V. CONSIDERACIONES TECNOLOGICAS

 -El éxito de la conservación y comercialización de alimentos al estado fresco (refrigeración) dependerá de la eficacia de las tecnologías en "detener" los procesos físicos (pérdida de agua) y el desarrollo de microorganismos, y "regular" el desarrollo 'normal' de la maduración en frutos, y de la resolución de rigor fundamentalmente en carnes.

 



Figura 6. Recomendaciones y puntos críticos en refrigeración de alimentos.



-El éxito de la conservación tanto de productos de origen animales como de productos vegetales al estado congelado va a depender de la eficacia de las tecnología seleccionada en reducir los efectos del propio proceso (textura), y en "detener" los procesos químicos y enzimáticos.
 
-Tanto en productos de origen animal como vegetal, el éxito de la comercialización de productos al estado refrigerado o congelado va a depender, de la calidad y carga microbiana del producto natural, de la eficacia del sistema de enfriamiento, (velocidad de enfriamiento o de congelación), de la temperatura de conservación y de la estabilidad de la cadena del frío (evitar fluctuaciones de temperatura).
 Figura 7. Recomendaciones y puntos críticos en congelación de alimentos.
 
En cualquier caso, para la elección del tratamiento frigorífico deberá tenerse en consideración las características del producto, disponibilidades tecnológicas, y objetivos comerciales previstos.
 
 
Aplicación del Frío a los Alimentos. Coordinador Manuel Lamúa, (CSIC). AMV Ediciones, Mundi Prensa, 1ª edición 2000. Capítulos realizados por Rafael Alique, investigador del Instituto del Frío-ICTAN (CSIC)



 

1 comentario:

  1. La carta de confirmación es corta y enumera la cantidad total que un cliente debe en una fecha determinada. Existen dos clases de solicitudes de confirmación: positivas y negativas.

    https://1001proverbio.org/confirmacion-de-cuentas-por-cobrar-durante-una-auditoria/

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