La pascalización , bridgmanización , procesamiento a alta presión ( HPP ) [1] o procesamiento a alta presión hidrostática ( HHP ) [2] es un método de conservación y esterilización de alimentos, en el que un producto se procesa bajo una presión muy alta , lo que lleva a la inactivación de ciertos microorganismos y enzimas en el alimento. [3] La HPP tiene un efecto limitado en los enlaces covalentes dentro del producto alimenticio, manteniendo así los aspectos sensoriales y nutricionales del producto. [4] La técnica recibió su nombre en honor a 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 aproximadamente quince minutos, lo que lleva a la inactivación de levaduras , mohos , bacterias vegetativas , [5] [6] y algunos virus y parásitos. [7] La pascalización también se conoce como bridgmanización, [8] llamada así por el físico Percy Williams Bridgman . [9]
Dependiendo de los ajustes de temperatura y presión, la HPP puede lograr una reducción logarítmica equivalente a la pasteurización o ir más allá para lograr la esterilización, que incluye la eliminación de endosporas . La HPP equivalente a la pasteurización se puede realizar en temperaturas frías, mientras que la esterilización requiere al menos 90 °C (194 °F) bajo presión. El equivalente a la pasteurización generalmente se conoce simplemente como HHP (junto con otros sinónimos enumerados anteriormente), mientras que el método de esterilización calentada se llama HPT, para alta presión y temperatura . Los sinónimos de HPT incluyen esterilización térmica asistida por presión (PATS), esterilización mejorada por presión (PES), esterilización térmica de alta presión (HPTS) y alta presión y alta temperatura (HPHT). [7]
Los microorganismos que causan deterioro y algunas enzimas pueden desactivarse mediante HPP, lo que puede extender la vida útil al tiempo que preserva las características sensoriales y nutricionales del producto. [10] Los microorganismos patógenos como Listeria , E. coli , Salmonella y Vibrio también son sensibles a presiones de 400 a 1000 MPa utilizadas durante HPP. [11] Por lo tanto, HPP puede pasteurizar productos alimenticios con un menor tiempo de procesamiento, menor uso de energía y menos desperdicio. [10]
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 se usa allí para conservar pescado y carnes, aderezos para ensaladas , pasteles de arroz y yogures . Conserva frutas, batidos de verduras y otros productos como carne para su venta en el Reino Unido. [12] [13]
Uno de los primeros usos de la pascalización en los Estados Unidos fue para tratar el guacamole . No cambió el sabor, la textura ni el color de la salsa, pero la vida útil del producto aumentó de tres días a 30 días. [5] Algunos alimentos tratados requieren almacenamiento en frío porque la pascalización no puede destruir todas las proteínas , algunas de las cuales exhiben actividad enzimática [14] que afecta la vida útil. [15]
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 comerciales ahora pasan por un tratamiento HPP posterior al envasado para destruir posibles contaminantes bacterianos y virales, siendo la salmonela una de las principales preocupaciones. [16]
Los alimentos poco ácidos requieren la eliminación de las endosporas para que se mantengan en buen estado. La adición de calor además de presión, como en el HPT, logra este objetivo. [7] En 2009, la FDA no emitió objeciones a una petición para usar HPT, específicamente el tipo conocido como PATS, en puré de papas. [17] En 2015, la FDA emitió otra no objeción para PES, otro tipo de HPT, en mariscos. [7] La aplicación de HPT a otros tipos de frutas aún se está explorando. [18]
Una aplicación de corta duración de HHP es capaz de separar la carne de los mariscos de sus caparazones, haciendo que pelarlos a mano sea mucho más fácil. [19] El HHP también inactiva la bacteria Vibrio . El HHP se utiliza en el 7% de los mariscos y crustáceos. [7]
Los experimentos sobre los efectos de la presión sobre los microorganismos se han registrado desde 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, rápidamente siguieron informes sobre los efectos de la presión sobre los alimentos. Hite intentó evitar que la leche se estropeara y su trabajo demostró que los microorganismos se pueden desactivar sometiéndola a alta presión. También mencionó algunas ventajas del tratamiento a presión de los alimentos, como la falta de antisépticos y la ausencia de cambios en el sabor. [20]
Hite dijo que, desde 1897, un químico de la Estación Experimental Agrícola de Virginia Occidental había estado estudiando la relación entre la presión y la conservación de carnes, jugos y leche. Los primeros experimentos implicaban insertar un tornillo grande en un cilindro y mantenerlo allí durante varios días, pero esto no tuvo ningún efecto en evitar que la leche se estropeara. Más tarde, un aparato más potente pudo someter la leche a presiones más altas, y se informó que la leche tratada se mantuvo 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. El dispositivo utilizado para inducir la presión se dañó más tarde cuando los investigadores intentaron probar sus efectos en otros productos. [21]
También se realizaron experimentos con ántrax , fiebre tifoidea y tuberculosis , lo que suponía un riesgo potencial para la salud de los investigadores. Antes de que se mejorara el proceso, un empleado de la Estación Experimental enfermó de fiebre tifoidea. [21]
El proceso del que informa Hite no era viable para un uso generalizado y no siempre esterilizaba por completo la leche. Si bien se realizaron investigaciones más exhaustivas, el estudio original sobre la leche se interrumpió en gran medida debido a las preocupaciones sobre su eficacia. Hite mencionó "ciertos cambios lentos en la leche" relacionados con "enzimas que la presión no podía destruir". [22]
En 1914, Hite et al. publicaron un informe más detallado sobre la esterilización a presión, que incluía la cantidad de microorganismos que permanecían en un producto después del tratamiento. Se realizaron experimentos con otros alimentos, como frutas, jugos de frutas y algunas verduras. Se obtuvieron resultados dispares, similares a los obtenidos en las pruebas anteriores con leche. Si bien algunos alimentos se conservaron, otros no, posiblemente debido a que no se habían eliminado las esporas bacterianas. [23]
La investigación de Hite de 1914 dio lugar a otros estudios sobre el efecto de la presión sobre los microorganismos. En 1918, un estudio publicado por WP Larson et al. tenía como objetivo ayudar a desarrollar vacunas . Este informe mostró que las esporas bacterianas no siempre se inactivaban mediante presión, mientras que las bacterias vegetativas generalmente se eliminaban. 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 era el más eficaz de los tres para inactivar microorganismos. [24]
Alrededor de 1970, los investigadores renovaron sus esfuerzos en el estudio de las esporas bacterianas después de que se descubrió que el uso de presiones moderadas era más eficaz que el uso de presiones más altas. Estas esporas, que causaron una falta de conservación en los experimentos anteriores, se inactivaron más rápido con 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 se eliminan fácilmente utilizando presión, calor o radiación ionizante . [25] [26] Si se aumenta la cantidad de presión inicial, las condiciones no son ideales para la germinación, por lo que las esporas originales deben eliminarse en su lugar. El uso de presión moderada no siempre funciona, ya que algunas esporas bacterianas son más resistentes a la germinación bajo presión [26] y una pequeña parte de ellas sobrevivirá. [27] Todavía no se ha logrado de manera confiable un método de conservación que utilice tanto presión como otro tratamiento (como calor) para matar las esporas. Tal técnica permitiría un uso más amplio de la presión sobre los alimentos y otros posibles avances en la conservación de alimentos. [28] [ dudoso – discutir ]
Hasta la década de 1980, cuando se produjeron avances en el procesamiento cerámico, la investigación sobre los efectos de las altas presiones sobre los microorganismos se centró principalmente en los organismos de aguas profundas. Esto dio lugar a la producción de maquinaria que permitía procesar alimentos a altas presiones a gran escala y generó cierto interés en la técnica, especialmente en Japón. [25] Aunque los productos comerciales conservados por pascalización surgieron por primera vez en 1990, [14] la tecnología detrás de la pascalización aún se está perfeccionando para su uso generalizado. [5] Ahora hay una mayor demanda de productos mínimamente procesados que en años anteriores, [1] y los productos conservados por pascalización han tenido éxito comercial a pesar de tener un precio significativamente más alto que los productos tratados con métodos estándar. [14]
A principios de la década de 2000, se descubrió que la pascalización puede separar la carne de los mariscos de sus caparazones. [19] Las langostas, los camarones, los cangrejos, etc. pueden pascalizarse y, posteriormente, su carne cruda se deslizará fácilmente y entera fuera del caparazón agrietado.
En la pascalización, los productos alimenticios se sellan y se colocan en un compartimento de acero que contiene un líquido, generalmente agua, y se utilizan bombas para crear presión. Las bombas pueden aplicar presión de manera constante o intermitente. [1] La aplicación de altas presiones hidrostáticas (HHP) en un producto alimenticio matará muchos microorganismos, pero las esporas no se destruyen. [10] La pascalización funciona especialmente bien en alimentos ácidos, como yogures y frutas, [3] porque las esporas tolerantes a la presión no pueden vivir en entornos con niveles bajos de pH . [29] El tratamiento funciona igualmente bien para productos sólidos y líquidos. [1]
Los investigadores también están desarrollando un método "continuo" de procesamiento a alta presión para la conservación de alimentos líquidos. Esta tecnología se conoce como tecnología de ultracorte (UST) u homogeneización a alta presión. [30] Esto implica la presurización de alimentos líquidos hasta 400 MPa y la posterior despresurización mediante el paso a través de un pequeño espacio libre en una válvula de corte. Cuando el fluido sale de la válvula de corte, debido a la diferencia de presión significativa a través de la válvula, la energía de la presión se convierte en energía cinética. Esta energía cinética se disipa como energía térmica para elevar la temperatura del fluido y como pérdida de calor hacia el entorno. La energía cinética restante se gasta en modificaciones físicas y estructurales de la muestra (mezcla, emulsificación, dispersión, tamaño de partícula, enzimas y reducción microbiana) a través de fuerzas mecánicas intensas, como corte, turbulencia o cavitación. Por lo tanto, dependiendo de la temperatura inicial del producto y la presión del proceso, el tratamiento UST puede dar lugar a efectos de pasteurización o esterilización comercial junto con la modificación estructural en el líquido tratado.
Las esporas bacterianas sobreviven al tratamiento a presión en condiciones ambientales o refrigeradas. El uso de calor adicional en condiciones de alta presión (HPT) mata estas esporas. [31] Los alimentos se precalientan a aproximadamente 70 °C (158 °F) antes de ingresar al compartimento de presión, luego la presión eleva la temperatura de los alimentos al punto deseado (90 °C (194 °F) o más) mediante calentamiento adiabático . [7]
Durante la pascalización, los enlaces de hidrógeno de los alimentos se interrumpen de forma selectiva. Debido a que la pascalización no se basa en el calor, los enlaces covalentes no se ven afectados, lo que no provoca cambios en el sabor de los alimentos. [32] Por lo tanto, la HPP no destruye las vitaminas, lo que mantiene el valor nutricional de los alimentos. [10] La alta presión hidrostática puede afectar a los tejidos musculares al aumentar la tasa de oxidación de lípidos , [33] lo que a su vez conduce a un sabor deficiente y una disminución de los beneficios para la salud. [34] 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 la presión en lugar de aumentar la temperatura durante el proceso de tratamiento. [35]
Debido a que la presión hidrostática puede actuar de manera rápida y uniforme sobre los alimentos, ni el tamaño del envase del producto ni su espesor influyen en la eficacia de la pascalización. El proceso tiene varios efectos secundarios, incluido un ligero aumento de la dulzura del producto, pero la pascalización no afecta en gran medida el valor nutricional, el sabor, la textura y la apariencia. Por lo tanto, el tratamiento de alimentos con alta presión se considera un método de conservación "natural", ya que no utiliza conservantes químicos. [25]
Anurag Sharma, geoquímico; James Scott, microbiólogo; y otros del Instituto Carnegie de Washington observaron directamente la actividad microbiana a presiones superiores a 1 gigapascal. [36] 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 de las Marianas , 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). Luego, se aumentó 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 formato mediante espectroscopia Raman in situ y demostraron que el metabolismo del formato 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-VI , un hielo a temperatura ambiente. Cuando las bacterias descompusieron el formato del hielo, se formaron bolsas de líquido debido a la reacción química. [37]
Este experimento generó cierto escepticismo. Según Art Yayanos, oceanógrafo del Instituto Scripps de Oceanografía , un organismo solo debería considerarse vivo si puede reproducirse. Otro problema con el experimento DAC es que cuando se producen altas presiones, normalmente también hay altas temperaturas, pero en este experimento no las hubo. Este experimento se realizó a temperatura ambiente. La ausencia intencional de altas temperaturas 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. [37]
Resultados más recientes de grupos de investigación independientes [38] han confirmado los resultados de Sharma et al. (2002). [36] Este es un paso significativo que reitera la necesidad de un nuevo enfoque para el viejo problema de estudiar los extremos ambientales mediante experimentos. Prácticamente no hay debate sobre si la vida microbiana puede sobrevivir a presiones de hasta 600 MPa, lo que se ha demostrado válido durante la última década aproximadamente a través de una serie de publicaciones dispersas. [36]
En los estudios de consumo de HighTech Europe, los consumidores mencionaron más descripciones de asociaciones positivas que negativas para esta tecnología, lo que demuestra que estos productos son bien aceptados. [39]
{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )