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
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 .
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
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
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.
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 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).
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)
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.
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