Ununun

1. Tecnologías emergentes
para la preservación de los alimentos
Docente: Ana Carolina Salgar Guerrero

2. Unidad 2.Técnologías
emergentes para la
preservación de los alimentos
◉ Micro encapsulación
◉ Nanotecnología y sus aplicaciones
◉ Imagen química
◉ Bacteriófagos
◉ Altas presiones hidrostáticas
2

3. 1. Microencapsulación
Procedimiento mediante el
cual una sustancia o
principio activo se envuelve
con un material de
cobertura para dar lugar a
microcápsulas o
micropartículas con
múltiples propiedades.

4. ¿Qué es la Microencapsulación en Alimentos?
La encapsulación es un método de protección de
diversos compuestos activos durante el
procesamiento y almacenaje de los alimentos.
Compuestos activos: los antioxidantes, vitaminas,
aminoácidos, minerales e incluso de pequeñas
moléculas como enzimas y microorganismos
probióticos benéficos para la salud.
La microencapsulación permite mantener la estabilidad de éstos, impidiendo la acción de
factores como el calor, humedad y oxígeno. Actualmente, la tecnología de encapsulación
se encuentra bien desarrollada y aceptada dentro de la industria farmacéutica, química,
cosmética y sobre todo en la de alimentos.

5. 5
Los procesos de encapsulación fueron desarrollados entre los años 1930 y
1940 por la National Cash Register (Estados Unidos de América) para la
aplicación comercial de un tinte a partir de gelatina como agente
encapsulante.
La encapsulación es una técnica de recubrimiento de diversos materiales,
ya sean sólidos, líquidos o gaseosos, creando un ambiente aislado del
exterior; haciendo una función de aislante, con la capacidad de liberar su
contenido de forma controlada bajo condiciones determinadas. Estas
especificaciones han llevado a describir la microencapsulación como: la
técnica de obtención de una barrera que retarda las reacciones químicas
con el medio que lo rodea promoviendo un aumento en la vida útil del
producto, la liberación gradual del compuesto encapsulado e incluso
facilitando su manipulación al convertir un material líquido o gaseoso a
una forma sólida llamada microcápsula.
Antecedentes

6. 6
La microencapsulación es un proceso donde pequeñas
partículas o gotas, menores a 1000 micrómetros (1 mm) de
diámetro, sean rodeadas por un recubrimiento integrado a
las cápsulas. Una microcápsula se compone por la capa
externa o de recubrimiento, también llamada material
pared, encapsulante o matriz y del principio activo también
denominado fase interna.
Las microcápsulas pueden tener forma esférica o irregular,
pueden estar constituidas por una membrana simple o por
múltiples capas y su estructura depende del tipo de la
matriz o encapsulante y del principio activo, así como la
técnica empleada para su preparación.
La Microencapsulación: El proceso

7. 7
Ä=Ángstrom, nm=Nanómetro, μm=micrometro,

8. 8
El agente encapsulante o material pared debe de tener
características específicas como facilitar la formación de la
película de interés (propiedad emulsionante), poseer una
viscosidad baja (menos espeso), tener una baja
higroscopicidad (capacidad de absorber humedad) y un alto
contenido de sólidos, ser económicos y fáciles de obtener. En
un intento por obtener un material pared con estas
propiedades, se ha recurrido a la mezcla de diversos
materiales para elaborar el material “ideal”
Agentes Encapsulantes

9. 9
Los materiales que se utilizan para
el encapsulamiento pueden ser
gelatina, grasas, aceites, goma
arábiga, alginato de calcio, ceras,
almidón de trigo, maíz, arroz,
papa, nylon, ciclodextrina,
maltodextrina, caseinato de
sodio, proteína de lactosuero o
proteína de soya.
Microencapsulación

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Objetivos
Microencapsulación
 Mejorar la biodisponibilidad de algún compuesto activo que no
se absorba
 Conseguir una dosificación lenta, controlada de esos materiales
 Emplear un extracto que aporte unas cualidades organolépticas
que sean atractivas
 Buscar una encapsulación de un material no agradable que nos
permita añadirlo a un producto sin que el consumidor note las
cualidades desagradables.

11. 11
Formas de microencapsulación
Microencapsulación
 En base seca o sólida: microcápsulas y microcompuestos
 En base húmeda o acuosa: micelas y emulsiones

12. 12
Las técnicas de microencapsulación
Microencapsulación
Métodos top- down
• es partiendo de un compuesto que haya estado solidificado o formado en un
tamaño grande reducir ese tamaño hasta el objetivo que buscamos.
Métodos bottom-up
• buscan a partir de una disolución o una dispersión a nivel molecular ir
construyendo el producto hasta llegar a reducir la escala al tamaño deseado.

13. 13

14. 14
a) Procesos mecánicos como secado por aspersión, extrusión, aspersión por enfriamiento y lecho
fluidizado;
b) Procesos químicos como la coacervación simple o compleja, atrapamiento en liposomas, co-
cristalización, polimerización de interfaz e inclusión molecular.
De acuerdo con el proceso de encapsulación utilizado, las matrices de encapsulación presentarán
varias formas (películas, esferas, partículas irregulares), varias estructuras (porosas o compactas) y
varias estructuras físicas (amorfa o cristalina) que influirán en la difusión de sabores o sustancias
externas (oxígeno, disolventes), así como la estabilidad del producto alimenticio durante el
almacenamiento.
Los métodos de encapsulamiento

15. técnicas que se emplean y vamos a
presentar algunas de las más
difundidas.
15

16. Aplicaciones biomédicas

17. Ventajas de la micro encapsulación
◉ Las sustancias o principios activos
encapsulados, se protegen de agentes
externos que puedan comprometer su
estabilidad como son: Las temperaturas
extremas, pH, humedad, luz
◉ Así, logramos mantener su viabilidad,
controlar su liberación hasta llegar a su
objetivo e incluso modificar sus propiedades

18. Ventajas de la micro encapsulación
• Proteger a los componentes encapsulados de la
reacción con otros compuestos
• Frenar las reacciones de oxidación
• Liberar nutrientes de forma controlada.

19. Microencapsulación y la nanoencapsulación
Permiten desarrollar:
◉ Aditivos naturales
◉ Ingredientes funcionales
◉ Estabilizadores de producto
◉ Mejoras sensoriales de alimentos u otros
productos
◉ Ingredientes avanzados para la generación de
nuevas percepciones en el consumidor

20. 20
Microencapsulación de aceites de sacha inchi y antioxidantes de la
biodiversidad peruana

21. 21
En grupos de 4 estudiantes, investigar los siguientes temas y elaborar una presentación
para exponer:
1. Uso de Nano aditivos y nano ingredientes
2. Antimicrobianos nano estructurados
3. Inmovilización de enzimas
4. Adición de nano partículas a envases y embalajes
5. Nanosensores
Video: https://www.youtube.com/watch?v=zsJ8VXcyw3A
Conferencia: Nanotecnologia y su Aplicación en Alimentos
Actividad:
Tiempo para exponer 20 min, máximo, enviar la presentación al correo institucional
1. Aplicación en la
agroindustria (ejemplos)
2. Efectos salud humana y
ambiente.
3. Normatividad Legal

22. 22
Grupos:
1. Uso de Nano aditivos y nano ingredientes: Heber, Maria Alejandra, Karla, Sarai y
Yuli
2. Antimicrobianos nano estructurados:Angelica Maria, Anderson, Neider, Manuel,
David.
3. Inmovilización de enzimas:
4. Adición de nano partículas a envases y embalajes,Nanosensores: Felie, Natalia,
Sergio, Vicente, Alexandra, Angi

23. Aplicaciones Nanotecnología
1. Uso de nano aditivos y nano ingredientes

24. Antimicrobianos nano estructurados

25. Inmovilización de enzimas
◉

26. Adición de nano partículas a envases y embalajes

27. Nanosensores

28. “
Implicaciones ambientales y a la salud de los "nano–
alimentos"
28
◉ Estudios iniciales indican que en Alemania, los consumidores estarían en contra del uso de
nanotecnología en alimentos, mientras que en Austria los consumidores mostraron menos
preocupación por el uso de nanotecnología en el empacado de alimentos, ero si se mostraron
preocupados y reacios a la idea de usar nanotecnología en alimentos
◉ La aceptación de los consumidores a nuevas tecnologías de conservación se debe tener en
cuenta. Esto debido a que ellos pueden tener cierto rechazo y aceptación de las nuevas
nanotecnologías, a pesar de que pueden ayudar a mejorar la seguridad y calidad de los
productos alimenticios.
◉ Dado el tamaño extremadamente diminuto de las nanopartículas manufacturadas y en especial
habida cuenta de los tratamientos de su superficie para impedir que se aglomeren para formar
partículas más grandes, es probable que muchos nanomateriales que sean liberados en el
ambiente permanezcan en él indefinidamente(Colvin 2004).

29. “
Legislación
29
Este aspecto aún no está completamente desarrollada en el uso de
nanopartículas (Llorens et al., 2012). La ley de regulación europea
señala que es necesario investigar la migración global de compuestos
de envases activos e inteligentes para la comida. Los niveles máximos
de las nanopartículas que se pueden presentar en la comida son
establecidos por la ley europea y las regulaciones de la FDA; sin
embargo, las metodologías inequívocas para detectar y cuantificar la
migración de nanomateriales en envases actualmente es limitada y
no hay regulación (Mihindukulasuriya y Lim, 2014).

30. 2. Imagen química
◉ Permite obtener del producto que se está
procesando un mapa de composición (humedad, grasa,
proteína…) en tiempo real.

31. ◉ Se basa en la visión espectral que permite ir más
allá de las limitaciones que tienen los sistemas de
inspección convencionales.
◉ Las imágenes muestran las concentraciones de los
parámetros de interés en cada punto del
producto.
2. Imagen química

32. Ventajas de la imagen química
◉ Permite diferenciar entre producto correcto y materias
extrañas que puedan aparecer en la línea de
producción.
◉ Aplicaciones : control de procesos analíticos,
detección de cuerpos extraños en frutos secos, control
de calidad de la materia prima en preparados de
pescado, productos cárnicos, platos preparados.

33. 33
IMAGEN QUÍMICA PARA EL CONTROL DE PRODUCTOS
ALIMENTICIOS

34. 3. Bacteriófagos
Son virus que específicamente infectan y se multiplican en las
bacterias.
Es un Métodos biológicos para la seguridad alimentaria

35. Aplicaciones de los bacteriófagos en la cadena
alimentaria:
 Reducir y prevenir colonización y
enfermedades en ganado
 Higienización, para la descontaminación de
productos frescos (frutas, vegetales y carnes)
 Desinfección de equipos y superficies en
contacto con alimentos
 Biocontrol, a modo de conservante natural
para extender la vida útil de productos
perecederos

36. Limitaciones en el uso de bacteriófagos
No siempre son favorables (es el caso de las
industrias con procesos de fermentación,
como por ejemplo las lácteas), sin embargo ya
hay en el mercado productos que cuentan con
la aprobación de la FDA frente a patógenos tan
importantes como la Listeria monocytogenes,
Salmonella y E.coli
FDA: Food and Drug Administration

37. 37
¿Qué son los bacteriófagos y en qué nos ayudan?

38. HPP (High Pressure Processing) es un
sistema de conservación en frío, que utiliza
altas presiones hidrostáticas para
desactivar patógenos en los alimentos, que
permite incrementar la seguridad
alimentaria, alargando la vida útil de un
alimento, así como reducir o eliminar el uso
de aditivos alimentarios.
4. ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS presurización o pascalización

39. • Permite mejorar la seguridad microbiana de los productos sin que se produzca
la pérdida de nutrientes, se generen compuestos potencialmente nocivos o se
alteren las características organolépticas del alimento.
• El tratamiento HPP consiste en someter al alimento, previamente sellado en su
envase final flexible, a altos niveles de presión de forma homogénea durante
unos segundos a minutos.
• Las muestras se introducen en una cámara de acero, que se rellena con un
fluido de proceso, en la que se aumenta la presión mediante el bombeo del
fluido de proceso con bombas e intensificadores de presión. Una vez alcanzada
la presión deseada, se mantiene la cámara presurizada el tiempo necesario
para realizar el tratamiento y posteriormente se vacía la cámara para extraer
los alimentos tratados.
4. ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS presurización o pascalización

40. 40
4. ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS presurización o pascalización
Los productos alimenticios envasados ya
fríos, se colocan en los correspondientes
contenedores. Se requirieren paquetes
flexibles y herméticos, tales como
botellas de plásticos, bolsas a vacío,
bandejas en skin…
Los contenedores se transfieren al recipiente de alta
presión y se cerrará la vasija para dar comienzo al
proceso de pasteurización en frío.

41. 41
4. ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS presurización o pascalización
El recipiente de acero se llena con agua,
las bombas eléctricas de alta presión
aumentan la presión en el recipiente
(entre 10 y 1000 Mpa) entre 1 y 30 min,
destruyendo gérmenes y
microorganismos. Dado que la presión
se aplica uniformemente a todos los
lados (360º)
Una vez que la presión se ha reducido, el agua se
drena. El recipiente de alta presión se abre y se
descargan los contenedores con los productos ya
tratados.

42. Video
42

43. ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS presurización o pascalización
 Usada en la conservación de alimentos
 Proceso no térmico muy viable comercialmente y para
inactivación de esporas y enzimas
 En comparación con: pulsos eléctricos, campos
magnéticos, pulsos luminosos, ultrasonido las APH
funcionan mejor

44. Principios en los que se basan las APH
◉ Principio isostático o teorema de
Pascal
La presión ejercida sobre un líquido se
transmite instantáneamente y con la
misma intensidad en todas las direcciones
y sentidos. La intensidad del tratamiento
es independiente del volumen o de la masa
de producto a procesar La presión
hidrostática es exactamente la misma en
todos los puntos del medio: tratamiento
homogéneo.
◉ Principio de Le Chetalier
Si un sistema en equilibrio es perturbado, el sistema
evoluciona para contrarrestar dicha perturbación,
llegando a un nuevo estado de equilibrio. Este principio
realmente es equivalente al principio de la conservación
de la energía.
Cambio de presión: El aumento de la presión de todo el
sistema hace que el equilibrio se desplace hacia el lado de
la ecuación química que produce menos cantidad de
moles gaseosos. En el proceso contrario, al disminuir la
presión el equilibrio se desplaza hacia el lado que produce
la mayor cantidad de moles gaseosos. Lógicamente, en el
caso de que las cantidades de moles gaseosos sean iguales
para cada lado de la ecuación, no se producirán cambios,
es decir que el equilibro no se desplazará. También se
puede aumentar la presión del sistema sin afectar el
equilibrio agregando un gas noble.

45. ¿CÓMO ACTÚAN LAS APH SOBRE LOS MICROORGANISMOS?
 Cambios en la morfología de los microorganismos, los cuales son
reversibles a bajas presiones (<200 MPa) pero irreversibles a presiones altas
(>300 MPa).
Desnaturalización de
proteínas debido al
desdoblamiento de las cadenas
peptídicas (Estructura primaria
y secundaria, permanecen
estables)
Modificaciones que afectan la
permeabilidad de la membrana
celular.

46. Efectos de la APH sobre los microorganismos
 La inactivación microbiana depende de:
presión, tiempo, temperatura, tipo de
microorganismos involucrados
 Al aplicar APH varios sitios dentro de la
célula bacteriana pueden dañarse, la
membrana celular no puede realizar su
función
 El ph celular se acidifica y la célula
finalmente muere.

47. Ventajas de las APH en los alimentos
El tratamiento evita la
deformación de los
alimentos, debido a que la
presión se transmite
uniforme e
instantáneamente, es decir,
no hay gradientes (regla
isostática).
A diferencia de lo que ocurre
con los procesos térmicos, el
tratamiento APH es
independiente del volumen y
de la forma de la muestra,
con lo que se reduce el
tiempo requerido para
procesar grandes cantidades
de alimentos (Cheftel, 1995;
Pothakamury et al. 1995).
No afecta el color del
alimento, pues no favorecen
la reacción de Maillard o de
pardeamiento no enzimático
(Tamaoka et al., 1991; Gross
y Jaenické, 1994).

48. Ventajas de las APH en los alimentos
No produce deterioro de nutrientes
termolábiles, como vitaminas (Kimura et
al., 1994). No alteran los compuestos de
bajo peso molecular, responsables del
aroma y sabor, ya que no ataca los
enlaces covalentes (Sangronis et al.,
1997).
No produce residuos, se trata de una
energía limpia, lo que iría en consonancia
con las políticas medioambientales de la
actualidad. No precisa de la incorporación
de aditivos al alimento. Tiene poco gasto
energético: para calentar 1 litro de agua a
30ºC se necesita la misma energía que
para presurizar a 400 MPa ese mismo
volumen de agua.

49. DESVENTAJAS
El alto coste de los equipo.
No se ha podido diseñar
procesos continuos, pues se
requiere descargar el agua.
El mecanismo no se ha
podido modelar, pues la
reducción del número de
microorganismos, no es
lineal en el tiempo, y cada
uno presenta caracteres
diferentes.
La desconfianza del
consumidor a decidirse a
comprar un producto
“presurizado” por ser algo
novedoso y desconocido. A
pesar de ello, en Japón,
USA y algunos países
europeos los productos
presurizados se consumen
cada vez más.
Imposibilita la aplicación en
algunos alimentos

50. SISTEMAS Y EQUIPOS GENERADORES DE ALTAS PRESIONES EN
ALIMENTOS
 Sistema de presión isostática en frío (PIF): los materiales a presurizar se colocan en un
moldey se someten a aph. SE USAN PRESIONES DE 400-900 mpa, TEMPERATURA AMBIENTE,
TIEMPO: 5 A 20 MINUTOS. Medio presurizante: agua potable mezclada con un pequeño
porcenaje de aceite con anticorrosivo y lubricante
 Sistema de presión isostática templada: temperatura 20°c y 200°c, medio presurizante: agua
potable mezclada con un pequeño porcentaje de aceite con anticorrosivo y lubricante
 Sistema de presión isostática en caliente(PIC):temperatura 2000°c, el medo presurizante es
un gas
◉ https://www.youtube.com/watch?v=fVCGsT2rjHY

51. 51
VIDEO

54. Aplicaciones del las APH
 Esterilización sin modificar el valor nutritivo y las
propiedades organolépticas de los alimentos
 Inactivación/activación de enzimas para retardar o
acelerar procesos de fermentación u otra
transformación enzimática
 Ablandamiento de carnes y pescados, inactivación
de ciertas toxinas
 Extracción de componentes alimentarios como
pectinas, pigmentos e incluso agua
 Impide el pardeamiento no enzimático

55. CALIDAD SENSORIAL DE LOS ALIMENTOS PRESURIZADOS
 Las aph modifica las características organolépticas
de los alimentos generalmente mejorándolas
 Los jugos cítricos pierden el sabor amargo,
adquieren un sabor fresco sin pérdida de la
vitamina c y con vida útil de 17 meses
 Colores sabores y olores no se ven afectados

56. CALIDAD SENSORIAL DE LOS ALIMENTOS PRESURIZADOS
 Las mermeladas tratadas con APH retienen el sabor y el
color de la fruta fresca
 La carne fresca se ablanda en 10 min y se incrementa la
digestibilidad de sus proteínas.
 Los huevos no tienen el sabor sulfuroso al someterse a APH
 Se impide el incremento de acides en el yogurt y leche

57. APLICACIONES COMERCIALES DE LAS APH

58. THANKS!
Any questions?
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