Pascalización , bridgmanization , el procesamiento a alta presión ( HPP ) [1] o alta presión hidrostática ( HHP ) de procesamiento [2] es un método de preservar y esterilización de alimentos, en el que un producto es procesado bajo muy alta presión , que conduce a la inactivación de ciertos microorganismos y enzimas en los alimentos. [3] La HPP tiene un efecto limitado sobre los enlaces covalentes dentro del producto alimenticio, manteniendo así los aspectos sensoriales y nutricionales del producto. [4]La técnica lleva el nombre de Blaise Pascal , un científico francés del siglo XVII cuyo trabajo incluía detallar los efectos de la presión sobre los fluidos. Durante la pascalización, se pueden aplicar más de 50.000 libras por pulgada cuadrada (340 MPa, 3,4 kbar) durante unos quince minutos, lo que lleva a la inactivación de levaduras , mohos y bacterias . [5] [6] La pascalización también se conoce como bridgmanización, [7] llamado así por el físico Percy Williams Bridgman . [8]
Usos
Los microorganismos de deterioro y algunas enzimas pueden ser desactivados por HPP, lo que puede extender la vida útil mientras preserva las características sensoriales y nutricionales del producto. [9] Los microorganismos patógenos como Listeria, E. coli, Salmonella y Vibrio también son sensibles a las presiones de 400-1000 MPa utilizadas durante la HPP. [10] Por lo tanto, HPP puede pasteurizar productos alimenticios con menor tiempo de procesamiento, menor uso de energía y menos desperdicio. [9]
El tratamiento se realiza a bajas temperaturas y no incluye el uso de aditivos alimentarios . Desde 1990, algunos jugos, jaleas y mermeladas se han conservado mediante pascalización en Japón. La técnica ahora también se usa allí para conservar pescados y carnes, aderezos para ensaladas , pasteles de arroz y yogures . Además. conserva frutas, batidos de verduras y otros productos como la carne para la venta en el Reino Unido. [11] [12]
Un uso temprano de la pascalización en los Estados Unidos fue para tratar el guacamole . No cambió el sabor, la textura o el color de la salsa, pero la vida útil del producto aumentó a treinta días, desde los tres días anteriores al tratamiento. [5] Sin embargo, algunos alimentos tratados aún requieren almacenamiento en frío porque la pascalización obviamente no puede destruir todas las proteínas , algunas de ellas exhiben actividad enzimática [13] que afecta la vida útil. [14]
En los últimos años, la HPP también se ha utilizado en el procesamiento de alimentos crudos para mascotas . La mayoría de las dietas crudas congeladas y liofilizadas ahora pasan por un tratamiento HPP posterior al envasado para destruir posibles contaminantes bacterianos y virales, siendo la salmonela una de las principales preocupaciones. [15]
Historia
Finales de 1800
Se han registrado experimentos sobre los efectos de la presión sobre los microorganismos ya en 1884, [1] y experimentos exitosos desde 1897. En 1899, BH Hite fue el primero en demostrar de manera concluyente la inactivación de microorganismos por presión. Después de informar sobre los efectos de la alta presión sobre los microorganismos, se siguieron rápidamente informes sobre los efectos de la presión sobre los alimentos. Hite trató de evitar que la leche se echara a perder y su trabajo demostró que los microorganismos se pueden desactivar sometiéndola a alta presión. También mencionó algunas ventajas de los alimentos que se tratan a presión, como la falta de antisépticos y la ausencia de cambios en el sabor. [dieciséis]
Hite dijo que, desde 1897, un químico de la Estación Experimental Agrícola de West Virginia había estado estudiando la relación entre la presión y la conservación de carnes, jugos y leche. Los primeros experimentos consistieron en insertar un tornillo grande en un cilindro y mantenerlo allí durante varios días, pero esto no tuvo ningún efecto para evitar que la leche se echara a perder. Más tarde, un aparato más potente pudo someter la leche a presiones más altas, y se informó que la leche tratada permanecía más dulce durante 24 a 60 horas más que la leche sin tratar. Cuando se aplicaron 90 toneladas cortas (82 t) de presión a muestras de leche durante una hora, se mantuvieron dulces durante una semana. Desafortunadamente, el dispositivo utilizado para inducir la presión se dañó más tarde cuando los investigadores intentaron probar sus efectos en otros productos. [17]
También se realizaron experimentos con ántrax , tifoidea y tuberculosis , que era un riesgo potencial para la salud de los investigadores. De hecho, antes de que se mejorara el proceso, un empleado de la Estación Experimental se enfermó de fiebre tifoidea. [17]
El proceso sobre el que informó Hite no era factible para un uso generalizado y no siempre esterilizaba completamente la leche. Si bien siguieron investigaciones más extensas, el estudio original sobre la leche se suspendió en gran medida debido a preocupaciones sobre su eficacia. Hite mencionó "ciertos cambios lentos en la leche" relacionados con "enzimas que la presión no podía destruir". [18]
Principios de 1900
Hite y col. publicó un informe más detallado sobre la esterilización a presión en 1914, que incluía el número de microorganismos que permanecían en un producto después del tratamiento. Se realizaron experimentos con varios otros alimentos, incluidas frutas, jugos de frutas y algunas verduras. Tuvieron un éxito mixto, similar a los resultados obtenidos en las pruebas anteriores con leche. Si bien algunos alimentos se conservaron, otros no, posiblemente debido a esporas bacterianas que no habían sido eliminadas. [19]
La investigación de Hite de 1914 condujo a otros estudios sobre el efecto de la presión sobre los microorganismos. En 1918, un estudio publicado por WP Larson et al. estaba destinado a ayudar al avance de las vacunas . Este informe mostró que las esporas bacterianas no siempre se inactivaban por presión, mientras que las bacterias vegetativas generalmente se mataban. La investigación de Larson et al. También se centró en el uso de presiones de gas de dióxido de carbono , hidrógeno y nitrógeno . Se descubrió que el dióxido de carbono es el más eficaz de los tres para inactivar microorganismos. [20]
Desde finales de la década de 1900 hasta hoy
Alrededor de 1970, los investigadores renovaron sus esfuerzos en el estudio de las esporas bacterianas después de que se descubrió que usar presiones moderadas era más efectivo que usar presiones más altas. Estas esporas, que provocaron una falta de conservación en los experimentos anteriores, se inactivaron más rápido por una presión moderada, pero de una manera diferente a lo que ocurrió con los microbios vegetativos. Cuando se someten a presiones moderadas, las esporas bacterianas germinan y las esporas resultantes mueren fácilmente mediante presión, calor o radiación ionizante . [21] [22] Si se aumenta la cantidad de presión inicial, las condiciones no son ideales para la germinación, por lo que las esporas originales deben ser eliminadas. Sin embargo, usar una presión moderada no siempre funciona, ya que algunas esporas bacterianas son más resistentes a la germinación bajo presión [22] y una pequeña porción de ellas sobrevivirá. [23] Todavía no se ha logrado un método de conservación que utilice tanto la presión como otro tratamiento (como el calor) para matar las esporas. Tal técnica permitiría un uso más amplio de la presión sobre los alimentos y otros avances potenciales en la conservación de alimentos. [24]
La investigación sobre los efectos de las altas presiones sobre los microorganismos se centró en gran medida en los organismos de las profundidades marinas hasta la década de 1980, cuando se realizaron avances en el procesamiento de la cerámica. Esto dio como resultado la producción de maquinaria que permitió procesar alimentos a altas presiones a gran escala, y generó cierto interés en la técnica, especialmente en Japón. [21] Aunque los productos comerciales conservados mediante pascalización surgieron por primera vez en 1990, [13] la tecnología detrás de la pascalización todavía se está perfeccionando para un uso generalizado. [5] Ahora hay una mayor demanda de productos mínimamente procesados que en años anteriores, [1] y los productos conservados mediante pascalización han tenido éxito comercial a pesar de tener un precio significativamente más alto que los productos tratados con métodos estándar. [13]
A principios del siglo XXI, se descubrió que la pascalización puede separar la carne de los mariscos de sus conchas. [25] Las langostas, camarones, cangrejos, etc. pueden pascalizarse, y luego su carne cruda se deslizará simple y fácilmente fuera de la cáscara agrietada.
Proceso
En la pascalización, los productos alimenticios se sellan y se colocan en un compartimento de acero que contiene un líquido, a menudo agua, y se utilizan bombas para crear presión. Las bombas pueden aplicar presión de forma constante o intermitente. [1] La aplicación de altas presiones hidrostáticas (HHP) en un producto alimenticio matará muchos microorganismos, pero las esporas no se destruyen. [9] La pascalización funciona especialmente bien en alimentos ácidos, como yogures y frutas, [3] porque las esporas tolerantes a la presión no pueden vivir en ambientes con niveles bajos de pH . [26] El tratamiento funciona igualmente bien para productos sólidos y líquidos. [1]
Las esporas bacterianas sobreviven al tratamiento a presión en condiciones ambientales o frías. Los investigadores informaron que la presión en combinación con el calor es eficaz en la inactivación de las esporas bacterianas. El proceso se llama esterilización térmica asistida por presión. [27] En 2009 y 2015, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) emitió cartas de no objeción para dos solicitudes industriales de procesamiento térmico asistido por presión. En este momento, no hay productos comerciales de baja acidez tratados con PATP disponibles en el mercado.
Durante la pascalización, los enlaces de hidrógeno de los alimentos se rompen selectivamente. Debido a que la pascalización no se basa en el calor, los enlaces covalentes no se ven afectados y no provocan cambios en el sabor de la comida. [28] Esto significa que HPP no destruye las vitaminas, manteniendo el valor nutricional de los alimentos. [9] La presión hidrostática alta puede afectar los tejidos musculares al aumentar la tasa de oxidación de lípidos , [29] lo que a su vez conduce a un sabor deficiente y una disminución de los beneficios para la salud. [30] Además, hay algunos compuestos presentes en los alimentos que están sujetos a cambios durante el proceso de tratamiento. Por ejemplo, los carbohidratos se gelatinizan mediante un aumento de presión en lugar de aumentar la temperatura durante el proceso de tratamiento. [31]
Debido a que la presión hidrostática puede actuar rápida y uniformemente sobre los alimentos, ni el tamaño del recipiente de un producto ni su grosor influyen en la eficacia de la pascalización. Hay varios efectos secundarios del proceso, incluido un ligero aumento en la dulzura de un producto, pero la pascalización no afecta en gran medida el valor nutricional, el sabor, la textura y la apariencia. Como resultado, el tratamiento de alimentos a alta presión se considera un método de conservación "natural", ya que no utiliza conservantes químicos. [21]
Crítica
Anurag Sharma, geoquímico; James Scott, microbiólogo; y otros en la Carnegie Institution de Washington observaron directamente la actividad microbiana a presiones superiores a 1 gigapascal. [32] Los experimentos se realizaron hasta 1,6 GPa (232.000 psi) de presión, que es más de 16.000 veces la presión atmosférica normal , o aproximadamente 14 veces la presión en la fosa oceánica más profunda .
El experimento comenzó depositando una película de Escherichia coli y Shewanella oneidensis en una celda de yunque de diamante (DAC). A continuación, se elevó la presión a 1,6 GPa. Cuando se elevó a esta presión y se mantuvo allí durante 30 horas, al menos el 1% de las bacterias sobrevivieron. Luego, los experimentadores monitorearon el metabolismo del formiato mediante espectroscopía Raman in situ y demostraron que el metabolismo del formiato continuaba en la muestra bacteriana.
Además, 1,6 GPa es una presión tan grande que durante el experimento el DAC convirtió la solución en hielo IV , un hielo a temperatura ambiente. Cuando las bacterias descomponen el formiato en el hielo, se forman bolsas de líquido debido a la reacción química. [33]
Hubo cierto escepticismo sobre este experimento. Según Art Yayanos, oceanógrafo del Instituto Scripps de Oceanografía , un organismo solo debe considerarse vivo si puede reproducirse. Otro problema con el experimento DAC es que cuando ocurren altas presiones, generalmente también hay altas temperaturas presentes, pero en este experimento no las hubo. Este experimento se realizó a temperatura ambiente. Sin embargo, la falta intencional de alta temperatura en los experimentos aisló los efectos reales de la presión sobre la vida y los resultados indicaron claramente que la vida es en gran medida insensible a la presión. [33]
Los resultados más recientes de grupos de investigación independientes [34] han confirmado a Sharma et al. (2002). [32] Este es un paso significativo que reitera la necesidad de un nuevo enfoque al viejo problema de estudiar los extremos ambientales a través de experimentos. Prácticamente no hay debate sobre si la vida microbiana puede sobrevivir a presiones de hasta 600 MPa, lo que se ha demostrado durante la última década que es válido a través de una serie de publicaciones dispersas. [32]
Aceptación del consumidor
En los estudios de consumidores de Hightech Europe, los consumidores mencionaron más descripciones de asociaciones positivas que negativas para esta tecnología, lo que demuestra que estos productos tienen una buena aceptación. [35]
Ver también
- Jugo prensado en frío
- Órdenes de magnitud (presión)
- Factores físicos que afectan la vida microbiana
- Termización
Referencias
Notas
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