Desarrollan biosensores para alimentos libres de microorganismos

  • Los procesos térmicos en alimentos o la elaboración de alimentos requieren suficiente calor para desactivar el desarrollo de microorganismos y, de manera paralela a este proceso, se llevan a cabo cambios en características nutricionales y sensoriales de los alimentos.

Saltillo, 21/12/16, (N22/ Conacyt).- Científicos del Departamento de Ciencia y Tecnología de
Alimentos (DCTA), de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN),
desarrollan biosensores que inactivarán microorganismos dañinos en alimentos,
además de que permitirán el monitoreo y control de las temperaturas durante su
proceso, para conservar y garantizar al máximo su calidad nutrimental.
Los biosensores
aplicados a los procesos térmicos en alimentos son dispositivos sencillos y de
bajo costo que presentan una dependencia al tiempo y temperatura e indican un
cambio irreversible. Además tienen la capacidad de inactivar los
microorganismos o enzimas indeseables en los alimentos, lo que permite evaluar
un proceso alimenticio sin emplear contaminantes.
Indicadores de tiempo-temperatura

Los procesos
térmicos en los alimentos se basan en la aplicación de calor durante un tiempo
determinado para la destrucción de los microorganismos patógenos que puedan
existir en el producto, y prevenir el desarrollo de aquellos que puedan causar
un deterioro en el mismo.
El monitoreo y
control de las temperaturas de almacenamiento y proceso de los alimentos es
imprescindible, debido a que un proceso con exceso de calor puede reducir la
calidad del producto y sus propiedades nutrimentales, aunque asegure su
inocuidad, es decir, que el alimento no dañará la salud del consumidor.
Los procesos
térmicos en alimentos o la elaboración de alimentos requieren suficiente calor
para desactivar el desarrollo de microorganismos y, de manera paralela a este
proceso, se llevan a cabo cambios en características nutricionales y
sensoriales de los alimentos.
“La optimización
de las operaciones en el procesamiento de alimentos se enfoca en alcanzar el
objetivo del proceso térmico, que es pasteurizar o esterilizar, mientras se
minimiza el daño a los nutrimentos y componentes sensoriales. Esto se logra
mediante el mejor control de los tiempos de calentamiento y la optimización de
sus perfiles”, explicó el doctor Armando Robledo Olivo, profesor investigador
del Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos y candidato del Sistema
Nacional de Investigadores (SNI).
“Este tipo de
sensores tiene un uso muy relevante, porque nos pueden dar una idea de qué está
pasando con el alimento durante los procesos térmicos. Es muy importante el
diseño de nuevos alimentos con algunos aditamentos que puedan prevenir o dar
mayor información sobre el producto dentro de la industria del alimento”,
comentó el doctor Mario Alberto Cruz Hernández, jefe del Departamento de
Ciencia y Tecnología de Alimentos de la UAAAN.
Pasteurización y esterilización

De acuerdo con
los investigadores, el diseño de los procesos térmicos de pasteurización y
esterilización requiere un extenso entendimiento de los métodos del proceso,
del calentamiento del producto y el impacto en el deterioro de los alimentos
atribuible a un patógeno, un organismo resistente al calor o una enzima que
pueda afectar la calidad de los alimentos.
“La importancia
de los integradores tiempo-temperatura o biosensores es que se puede realizar
una evaluación en el lugar, tanto del contenido microbiano como del contenido
vitamínico, utilizando modelos matemáticos mediante la función del integrador
tiempo-temperatura”, señaló el doctor Robledo Olivo.
Además, de
manera alternativa, el proceso térmico puede ser evaluado con el uso de estos
integradores o biosensores como un indicador de la seguridad y la calidad de
los procesos en alimentos.
Enzimas encapsuladas

El científico
Robledo Olivo indicó que la innovación en estos biosensores recae en el uso de
enzimas provenientes de microorganismos termófilos o termotolerantes en este
tipo de compuestos. Estas enzimas tienen la capacidad de poder evaluar tiempos
largos e incluso temperaturas elevadas en la esterilización.
Los biosensores
o integradores tiempo-temperatura se componen de dos materiales principales. El
contenedor que es un material polimérico, plástico; y el contenido, que en este
caso son enzimas. En estos sensores se encapsula la enzima dentro del
contenedor, su tamaño y forma deben simular algún alimento, ya sea de forma
esférica, como son los chícharos, o de forma cilíndrica semejante a los
frijoles, pueden ser cuadros simulando carne cortada, etcétera.
“Un punto frío
es el lugar donde no se aplica el calor para llevar a cabo la pasteurización o
esterilización en cuanto a su tiempo y temperatura. Estos biosensores los
colocamos dentro del proceso de pasteurización, ya sea en una lata o dentro de
un contenedor para comida precocida, y estos dispositivos nos van a permitir
encontrar algunos puntos fríos dentro de la lata o dentro del proceso del
alimento”, detalló el doctor Robledo Olivo.
Los biosensores
se basan principalmente en la cuantificación de la actividad enzimática o la
entalpía residual antes del tratamiento y después del tratamiento. Se hace una
comparación completa antes de iniciar el proceso para observar qué porcentaje
se pierde durante el proceso, esto se correlaciona con los modelos matemáticos
y permite interpretar si hay o no inactivación de un microorganismo.
“Se ha evaluado
el uso de diversas enzimas para ser aplicadas como biosensores. Con estas
enzimas estudiamos los tiempos de inactivación enzimática en diversos procesos
térmicos, principalmente en procesos de pasteurización, utilizando
calentamiento convencional, la aplicación directa de calor y aplicamos
tecnologías alternativas como pulsos eléctricos moderados, mejor conocido como
procesamiento óhmico”, puntualizó Robledo Olivo.
Actualmente, en
el DCTA desarrollan la investigación en jugos de granada y de frambuesa para
evaluar la inactivación de compuestos nutricionales.
Vinculación con la industria

Dentro del
proyecto, los científicos del DCTA contemplan fortalecer la aplicación de los
biosensores aplicando tecnologías alternativas que se perfilan a reemplazar
diversos métodos convencionales.
“Más adelante
quisiéramos entrar de lleno a las tecnologías alternativas, aplicando estos
biosensores o conjugando estos biosensores con la aplicación de los pulsos
eléctricos moderados u otras tecnologías, para ver sus posibles efectos y tener
los modelos matemáticos que predigan la utilización de estas tecnologías”,
indicó el doctor Robledo Olivo.
Otra vertiente
que puede tomar la investigación a futuro es el uso de polímeros que permitan
una mejor conducción de calor para la optimización del proceso térmico.
“Desarrollaremos
algunas combinaciones de polietileno o polipropileno principalmente, tal vez
con algunos compuestos biodegradables como el almidón o el quitosano con
características que nos permitan tener otras cualidades para una mejor
conducción de calor, más rápida y que ayude a estimular los procesos térmicos
en alimentos”, agregó Robledo Olivo.
En el mediano y
largo plazo, los especialistas del DCTA contemplan la vinculación de este
trabajo con productores de la región y el sector industrial a través de
diversos proyectos.
“La visión del
departamento y el deber ser de la universidad siempre ha sido tratar de
vincularnos con las empresas y, principalmente, con productores de servicios
básicos de alimentos. Entonces, la mayoría de los proyectos que se desarrollan
en el departamento van enfocados en una vinculación”, señaló el doctor Cruz
Hernández.
Los científicos
buscarán sentar las bases a nivel laboratorio y, posteriormente, aplicarlas a
nivel industrial. Dentro de los productos esperados en este proyecto, destacan
la formación de recursos humanos altamente especializados, principalmente a
nivel licenciatura.
“Estamos
iniciando esta línea de investigación, se están sumando cada vez más tesistas
con el interés de desarrollar este tipo de tecnologías y también tenemos
contacto con empresas del ramo de los jugos para una posible aplicación de
estos biosensores. Estamos abiertos a más participaciones con instituciones o
empresas”, añadió Robledo Olivo.
Para finalizar,
el doctor Cruz Hernández aseveró que esta investigación cuenta con gran
potencial de aplicación en diversas áreas, principalmente en el sector
alimentario.

“El futuro del
proyecto, en lo que hemos visto hasta ahora, tiene gran relevancia en el
desarrollo de nuevos productos y nuevos procesos, porque habrá necesidad de
trabajar sobre la evaluación de estos productos o procesos y ver cómo funciona
el biosensor. Van a salir diferentes aplicaciones, ahora estamos iniciando con
estas, pero buscaremos más”.
Imagen:
16AM

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