La conservación de alimentos incluye procesos que hacen que los alimentos sean más resistentes al crecimiento de microorganismos y retardan la oxidación de las grasas . Esto ralentiza el proceso de descomposición y rancidificación . La conservación de alimentos también puede incluir procesos que inhiben el deterioro visual, como la reacción enzimática de pardeamiento en las manzanas después de cortarlas durante la preparación de los alimentos. Al preservar los alimentos , se puede reducir el desperdicio de alimentos , lo cual es una forma importante de disminuir los costos de producción y aumentar la eficiencia de los sistemas alimentarios , mejorar la seguridad alimentaria y la nutrición y contribuir a la sostenibilidad ambiental . [1] Por ejemplo, puede reducir el impacto ambiental de la producción de alimentos . [2]
Muchos procesos diseñados para conservar alimentos implican más de un método de conservación de alimentos. Preservar la fruta convirtiéndola en mermelada, por ejemplo, implica hervirla (para reducir el contenido de humedad de la fruta y matar las bacterias, etc.), endulzarla (para evitar que vuelva a crecer) y sellarla dentro de un frasco hermético (para evitar la recontaminación).
Los diferentes métodos de conservación de alimentos tienen diferentes impactos en la calidad de los alimentos y los sistemas alimentarios. Se ha demostrado que algunos métodos tradicionales de conservación de alimentos tienen un menor aporte energético y huella de carbono en comparación con los métodos modernos. [3] [2] También se sabe que algunos métodos de conservación de alimentos crean carcinógenos .
Algunas técnicas de conservación de alimentos son anteriores a los albores de la agricultura . Otros fueron descubiertos más recientemente.
Los líquidos hirviendo pueden matar cualquier microbio existente. La leche y el agua a menudo se hierven para matar los microbios dañinos que puedan estar presentes en ellas.
El entierro de alimentos puede preservarlos debido a una variedad de factores: falta de luz, falta de oxígeno, temperaturas frías, nivel de pH o desecantes en el suelo. El entierro puede combinarse con otros métodos como la salazón o la fermentación. La mayoría de los alimentos se pueden conservar en suelos muy secos y salados (por lo tanto, en un desecante), como arena o suelo congelado.
Muchos tubérculos son muy resistentes al deterioro y no requieren otra conservación que el almacenamiento en condiciones frescas y oscuras, por ejemplo, enterrarlos en el suelo, como en una abrazadera de almacenamiento (que no debe confundirse con un sótano para raíces ). Tradicionalmente, el repollo se enterraba durante el otoño en las granjas del norte de Estados Unidos para su conservación. Algunos métodos lo mantienen crujiente mientras que otros producen chucrut . Un proceso similar se utiliza en la producción tradicional de kimchi .
A veces la carne se entierra en condiciones que propicien su conservación. Si se entierran sobre brasas o cenizas, el calor puede matar los patógenos, las cenizas secas pueden desecarse y la tierra puede bloquear el oxígeno y provocar una mayor contaminación. Si se entierra donde la tierra es muy fría, la tierra actúa como un refrigerador o, en áreas de permafrost , como un congelador.
En Odisha, India , es práctico almacenar arroz enterrándolo bajo tierra. Este método ayuda a almacenar durante tres a seis meses durante la estación seca.
La mantequilla y sustancias similares se han conservado como mantequilla de pantano en las turberas irlandesas durante siglos. Los huevos centenarios se crean tradicionalmente colocándolos en barro alcalino (u otra sustancia alcalina), lo que da como resultado su fermentación "inorgánica" a través de un pH elevado en lugar de estropearse. La fermentación los conserva y descompone algunas de las proteínas y grasas complejas y menos sabrosas en otras más simples y sabrosas.
El enlatado implica cocinar los alimentos, sellarlos en latas o frascos esterilizados y hervir los recipientes para matar o debilitar las bacterias restantes como una forma de esterilización . Fue inventado por el pastelero francés Nicolas Appert . [4] En 1806, la Armada francesa utilizaba este proceso para conservar carne, frutas, verduras e incluso leche. Aunque Appert había descubierto una nueva forma de conservación, no se entendió hasta 1864 cuando Louis Pasteur descubrió la relación entre los microorganismos, el deterioro de los alimentos y las enfermedades. [5]
Los alimentos tienen diversos grados de protección natural contra el deterioro y pueden requerir que el paso final se realice en una olla a presión . Las frutas con alto contenido de ácido, como las fresas, no requieren conservantes para enlatar y solo un ciclo de ebullición corto, mientras que las verduras marginales, como las zanahorias, requieren una ebullición más prolongada y la adición de otros elementos ácidos. Los alimentos bajos en ácido, como las verduras y las carnes, requieren enlatado a presión. Los alimentos conservados enlatados o embotellados corren un riesgo inmediato de echarse a perder una vez abierta la lata o botella.
La falta de control de calidad en el proceso de enlatado puede permitir la entrada de agua o microorganismos. La mayoría de estas fallas se detectan rápidamente ya que la descomposición dentro de la lata causa la producción de gas y la lata se hincha o explota. Sin embargo, ha habido ejemplos de fabricación deficiente (procesamiento insuficiente) y mala higiene que permitieron la contaminación de los alimentos enlatados por el anaerobio obligado Clostridium botulinum , que produce una toxina aguda dentro de los alimentos que provoca enfermedades graves o la muerte. Este organismo no produce gases ni sabor evidente y pasa desapercibido por el gusto o el olfato. Sin embargo, su toxina se desnaturaliza al cocinarla. Los champiñones cocidos , cuando se manipulan mal y luego se enlatan, pueden favorecer el crecimiento de Staphylococcus aureus , que produce una toxina que no se destruye con el enlatado o el recalentamiento posterior.
La carne se puede conservar salandola, cocinándola a 100 °C (212 °F) o cerca de ella en algún tipo de grasa (como manteca de cerdo o sebo ) y luego almacenándola sumergida en la grasa. Estas preparaciones eran populares en Europa antes de que los refrigeradores se hicieran omnipresentes. Todavía son populares en Francia, de donde se origina el término. [6] [7] La preparación se conservará por más tiempo si se almacena en un sótano frío o se entierra en un suelo frío.
El enfriamiento preserva los alimentos al desacelerar el crecimiento y la reproducción de microorganismos y la acción de las enzimas que hacen que los alimentos se pudran. La introducción de refrigeradores comerciales y domésticos mejoró drásticamente la dieta de muchas personas en el mundo occidental al permitir que alimentos como frutas frescas, ensaladas y productos lácteos se almacenen de forma segura durante períodos más prolongados, especialmente durante el clima cálido.
Antes de la era de la refrigeración mecánica, el enfriamiento para el almacenamiento de alimentos se realizaba en forma de sótanos y neveras portátiles . La población rural a menudo cortaba su propio hielo , mientras que los habitantes de pueblos y ciudades a menudo dependían del comercio del hielo . Hoy en día, el almacenamiento de raíces sigue siendo popular entre las personas que valoran diversos objetivos, incluidos los alimentos locales , los cultivos tradicionales , las técnicas tradicionales de cocina casera , la agricultura familiar , la frugalidad , la autosuficiencia , la agricultura orgánica y otros.
La forma más antigua de curado fue la deshidratación o secado , utilizada ya en el año 12.000 a.C. Las técnicas de ahumado y salazón mejoran el proceso de secado y añaden agentes antimicrobianos que ayudan en la conservación. El humo deposita una serie de productos de pirólisis en los alimentos, incluidos los fenoles siringol , guaiacol y catecol . [8] La sal acelera el proceso de secado mediante ósmosis y también inhibe el crecimiento de varias cepas comunes de bacterias. Más recientemente se han utilizado nitritos para curar la carne, aportando un color rosado característico. [9]
En 2015, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer de la Organización Mundial de la Salud clasificó la carne procesada , es decir, la carne que ha sido salada, curada y ahumada, como "cancerígena para los humanos". [10] [11] [12]
Algunos alimentos, como muchos quesos , vinos y cervezas , utilizan microorganismos específicos que combaten el deterioro provocado por otros organismos menos benignos. Estos microorganismos mantienen a los patógenos bajo control creando un ambiente tóxico para ellos y otros microorganismos al producir ácido o alcohol. Los métodos de fermentación incluyen, entre otros, microorganismos iniciadores, sal, lúpulo, temperaturas controladas (generalmente frías) y niveles controlados (generalmente bajos) de oxígeno. Estos métodos se utilizan para crear condiciones controladas específicas que sustentarán a los organismos deseables que producen alimentos aptos para el consumo humano.
La fermentación es la conversión microbiana de almidón y azúcares en alcohol. La fermentación no sólo puede producir alcohol, sino que también puede ser una valiosa técnica de conservación. La fermentación también puede hacer que los alimentos sean más nutritivos y sabrosos. Por ejemplo, beber agua en la Edad Media era peligroso porque a menudo contenía patógenos que podían propagar enfermedades. Cuando el agua se convierte en cerveza, la ebullición durante el proceso de elaboración mata cualquier bacteria en el agua que pueda enfermar a las personas. Además, el agua ahora tiene los nutrientes de la cebada y otros ingredientes, y los microorganismos también pueden producir vitaminas a medida que fermentan. [5]
La congelación es también uno de los procesos más utilizados, tanto a nivel comercial como doméstico, para conservar una amplia gama de alimentos, incluidos alimentos preparados que no habrían requerido congelación en su estado no preparado. Por ejemplo, los gofres de patata se guardan en el congelador, pero las patatas en sí sólo requieren un lugar fresco y oscuro para garantizar su almacenamiento durante muchos meses. En muchos países, los almacenes frigoríficos proporcionan almacenamiento de gran volumen y a largo plazo para reservas estratégicas de alimentos que se conservan en caso de emergencia nacional.
Calentar a temperaturas suficientes para matar los microorganismos del interior de los alimentos es un método utilizado en los guisos perpetuos .
Los alimentos se pueden conservar cocinándolos en un material que se solidifique para formar un gel. Dichos materiales incluyen gelatina , agar , harina de maíz y harina de arrurruz .
Algunas carnes animales forman un gel de proteínas cuando se cocinan. Las anguilas, las angulas y los gusanos sipunculidos son un manjar en Xiamen , China, al igual que las anguilas en gelatina en el East End de Londres , donde se comen con puré de patatas. La cocina británica tiene una rica tradición de carnes en conserva . Los recortes de carne se conservaban, hasta la década de 1950, en gelatina , un gel elaborado a partir de gelatina y caldo de carne clarificado. Otra forma de conservación es colocar los alimentos cocidos en un recipiente y cubrirlos con una capa de grasa. El hígado de pollo en maceta se puede preparar de esta manera, al igual que los camarones en maceta , que se sirven sobre una tostada. La jalea de pata de ternera solía prepararse para los inválidos.
La gelatinización es uno de los pasos en la elaboración de patés tradicionales . Muchas carnes envasadas (ver más abajo) también están en gelatina.
Otro tipo de gelatina son las conservas de frutas , que son preparaciones de frutas, verduras y azúcar cocidas, a menudo almacenadas en frascos de vidrio para mermelada y tarros Mason . En todo el mundo se elaboran muchas variedades de conservas de frutas, incluidas conservas de frutas dulces, como las de fresa o albaricoque, y conservas saladas, como las de tomate o calabaza. Los ingredientes utilizados y su preparación determinan el tipo de conservas; mermeladas , jaleas y mermeladas son ejemplos de diferentes estilos de conservas de frutas que varían según la fruta utilizada. En inglés, la palabra conservas , en plural, se utiliza para describir todo tipo de mermeladas y jaleas.
En el Afganistán rural , las uvas se conservan en vasijas con forma de disco hechas de barro y paja, llamadas kangina . Los recipientes, que pueden conservar uvas frescas hasta por 6 meses, controlan pasivamente sus ambientes internos para restringir el intercambio de gases y la pérdida de agua, prolongando la vida de las uvas cosechadas tardíamente almacenadas en ellos. [13]
La carne se puede conservar haciendo jugos. El jugging es el proceso de guisar la carne (comúnmente caza o pescado ) en una jarra o cazuela de barro tapada . El animal que se va a envasar generalmente se corta en trozos, se coloca en una jarra herméticamente cerrada con salmuera o salsa y se cuece. A veces se añade vino tinto y/o la propia sangre del animal al líquido de cocción. El jugging fue un método popular para conservar la carne hasta mediados del siglo XX.
El hidróxido de sodio ( lejía ) hace que los alimentos sean demasiado alcalinos para el crecimiento bacteriano. La lejía saponificará las grasas de los alimentos, lo que cambiará su sabor y textura. Lutefisk utiliza lejía en su preparación, al igual que algunas recetas con aceitunas. Las recetas modernas de huevos centenarios también requieren lejía.
El encurtido es un método para conservar alimentos en un líquido antimicrobiano comestible. El decapado se puede clasificar en términos generales en dos categorías: decapado químico y decapado por fermentación.
En el decapado químico, los alimentos se colocan en un líquido comestible que inhibe o mata las bacterias y otros microorganismos. Los agentes decapantes típicos incluyen salmuera (con alto contenido de sal), vinagre , alcohol y aceite vegetal . Muchos procesos de decapado químico también implican calentar o hervir para que los alimentos que se conservan se saturen con el agente decapante. Los alimentos comunes encurtidos químicamente incluyen pepinos , pimientos , carne en conserva , arenque y huevos , así como vegetales mixtos como el piccalilli .
En el decapado por fermentación, las bacterias del líquido producen ácidos orgánicos como agentes de conservación, normalmente mediante un proceso que produce ácido láctico mediante la presencia de lactobacillales . Los encurtidos fermentados incluyen chucrut , nukazuke , kimchi y surströmming .
Las primeras culturas usaban azúcar como conservante y era común almacenar frutas en miel. Al igual que los alimentos encurtidos, la caña de azúcar llegó a Europa a través de las rutas comerciales. [ cita necesaria ] En los climas del norte sin suficiente sol para secar los alimentos, las conservas se elaboran calentando la fruta con azúcar. [5] "El azúcar tiende a extraer agua de los microbios (plasmólisis). Este proceso deja las células microbianas deshidratadas, matándolas. De esta manera, los alimentos permanecerán a salvo del deterioro microbiano". [8] El azúcar se utiliza para conservar frutas, ya sea en un jarabe antimicrobiano con frutas como manzanas, peras, melocotones, albaricoques y ciruelas, o en forma cristalizada donde el material conservado se cuece en azúcar hasta el punto de cristalización y el resultante Luego el producto se almacena seco. Este método se utiliza para las pieles de los cítricos (cáscaras confitadas), la angélica y el jengibre . El azúcar se puede utilizar en la producción de mermeladas y jaleas .
Se desarrollaron técnicas de conservación de alimentos en laboratorios de investigación para aplicaciones comerciales.
El procesamiento aséptico funciona colocando alimentos esterilizados (normalmente mediante calor, consulte procesamiento a temperatura ultraalta ) en material de embalaje esterilizado en condiciones estériles. El resultado es un producto alimenticio sellado y estéril similar a los alimentos enlatados, pero dependiendo de la técnica utilizada, el daño a la calidad de los alimentos generalmente se reduce en comparación con los alimentos enlatados. También se puede utilizar una mayor variedad de materiales de embalaje.
Además del UHT, el procesamiento aséptico se puede utilizar junto con cualquiera de las tecnologías de reducción de microbios que se enumeran a continuación. Con la pasteurización y la "pasteurización a alta presión", es posible que los alimentos no se esterilicen completamente (en lugar de lograr una reducción logarítmica específica ), pero se conserva el uso de envases y entornos estériles.
La pasteurización es un proceso de conservación de alimentos líquidos. Inicialmente se aplicó para combatir el amargor de los vinos locales jóvenes. Hoy en día, el proceso se aplica principalmente a los productos lácteos. En este método, la leche se calienta a aproximadamente 70 °C (158 °F) durante 15 a 30 segundos para matar las bacterias presentes en ella y se enfría rápidamente a 10 °C (50 °F) para evitar que crezcan las bacterias restantes. Luego, la leche se almacena en biberones o bolsas esterilizadas en lugares fríos. Este método fue inventado por Louis Pasteur , un químico francés , en 1862.
El envasado al vacío almacena los alimentos en un entorno de vacío, generalmente en una bolsa o botella hermética. El ambiente de vacío despoja a las bacterias del oxígeno necesario para sobrevivir. El envasado al vacío se utiliza comúnmente para almacenar nueces para reducir la pérdida de sabor debido a la oxidación. Un inconveniente importante del envasado al vacío, a nivel del consumidor, es que el sellado al vacío puede deformar el contenido y quitarle el sabor a ciertos alimentos, como el queso.
La liofilización , también conocida como liofilización o criodesecación, es un proceso de deshidratación a baja temperatura [14] que consiste en congelar el producto y bajar la presión, eliminando así el hielo mediante sublimación . [15] Esto contrasta con la deshidratación mediante la mayoría de los métodos convencionales que evaporan el agua mediante calor. [16]
Debido a la baja temperatura utilizada en el procesamiento, [14] el producto rehidratado conserva muchas de sus cualidades originales. Cuando se liofilizan objetos sólidos como las fresas, se mantiene la forma original del producto. [17] Si el producto a secar es un líquido, como se ve a menudo en aplicaciones farmacéuticas, las propiedades del producto final se optimizan mediante la combinación de excipientes (es decir, ingredientes inactivos). Las aplicaciones principales de la liofilización incluyen biológicas (p. ej., bacterias y levaduras), biomédicas (p. ej., trasplantes quirúrgicos), procesamiento de alimentos (p. ej., café) y conservación. [14]Los aditivos alimentarios conservantes pueden ser antimicrobianos (que inhiben el crecimiento de bacterias u hongos , incluido el moho ) o antioxidantes , como los absorbentes de oxígeno , que inhiben la oxidación de los componentes de los alimentos. Los conservantes antimicrobianos comunes incluyen nisina , sorbatos , propionato de calcio , nitrato / nitrito de sodio , sulfitos ( dióxido de azufre , bisulfito de sodio , hidrogenosulfito de potasio , etc.), EDTA , hinokitiol y ε-polilisina . Los antioxidantes incluyen tocoferoles (vitamina E), hidroxianisol butilado (BHA) e hidroxitolueno butilado (BHT). Otros conservantes incluyen el etanol .
También existe otro enfoque de impregnar materiales de embalaje (películas plásticas u otros) con antioxidantes y antimicrobianos. [18] [19]
La irradiación de alimentos [20] es la exposición de los alimentos a radiaciones ionizantes . Se pueden utilizar múltiples tipos de radiación ionizante, incluidas partículas beta ( electrones de alta energía ) y rayos gamma (emitidos por fuentes radiactivas como el cobalto-60 o el cesio-137 ). La irradiación puede matar bacterias, mohos y plagas de insectos, reducir la maduración y el deterioro de las frutas y, en dosis más altas, inducir esterilidad. La tecnología puede compararse con la pasteurización ; A veces se le llama "pasteurización en frío", ya que el producto no se calienta. La irradiación puede permitir que alimentos contaminados o de menor calidad se conviertan en comercializables.
Organismos de expertos nacionales e internacionales han declarado que la irradiación de alimentos es "saludable"; Organizaciones de las Naciones Unidas , como la Organización Mundial de la Salud y la Organización para la Agricultura y la Alimentación , respaldan la irradiación de alimentos. [21] [22] Los consumidores pueden tener una visión negativa de los alimentos irradiados debido a la idea errónea de que dichos alimentos son radiactivos; [23] de hecho, los alimentos irradiados no se vuelven radiactivos ni pueden volverse radiactivos. Los activistas también se han opuesto a la irradiación de alimentos por otras razones, por ejemplo, argumentando que la irradiación puede usarse para esterilizar alimentos contaminados sin resolver la causa subyacente de la contaminación. [24] La legislación internacional sobre si los alimentos pueden ser irradiados o no varía en todo el mundo, desde ninguna regulación hasta una prohibición total. [25]
Cada año se irradian aproximadamente 500.000 toneladas de alimentos en más de 40 países en todo el mundo. Se trata principalmente de especias y condimentos , con un segmento cada vez mayor de fruta fresca irradiada para la cuarentena de la mosca de la fruta. [26] [27]
La electroporación de campo eléctrico pulsado (PEF) es un método para procesar células mediante breves pulsos de un fuerte campo eléctrico. El PEF tiene potencial como un tipo de proceso de pasteurización alternativo a baja temperatura para esterilizar productos alimenticios. En el procesamiento de PEF, se coloca una sustancia entre dos electrodos y luego se aplica el campo eléctrico pulsado. El campo eléctrico dilata los poros de las membranas celulares, lo que mata las células y libera su contenido. El PEF para el procesamiento de alimentos es una tecnología en desarrollo que aún se está investigando. Ha habido aplicaciones industriales limitadas del procesamiento de PEF para la pasteurización de jugos de frutas. Hasta la fecha, se encuentran disponibles en el mercado europeo varios zumos tratados con PEF. Además, durante varios años una aplicación de pasteurización de jugos en los EE. UU. ha utilizado PEF. Para fines de desintegración celular, especialmente los procesadores de patatas, muestran un gran interés en la tecnología PEF como una alternativa eficiente para sus precalentadores. Las aplicaciones para patatas ya están operativas en EE.UU. y Canadá. También existen aplicaciones comerciales de papa PEF en varios países de Europa, así como en Australia, India y China.
Modificar la atmósfera es una forma de conservar los alimentos operando sobre la atmósfera que los rodea. A menudo se utiliza para empaquetar:
Este proceso somete la superficie de los alimentos a una "llama" de moléculas de gases ionizados, como el helio o el nitrógeno. Esto provoca la muerte de los microorganismos en la superficie. [32]
Se puede utilizar alta presión para desactivar los microorganismos dañinos y las enzimas de descomposición mientras se conserva la apariencia, el sabor, la textura y los nutrientes frescos de los alimentos. En 2005, el proceso se utilizaba para productos que iban desde jugo de naranja hasta guacamole y embutidos y se vendía ampliamente. [33] Dependiendo de los ajustes de temperatura y presión, el procesamiento HP puede lograr una reducción logarítmica equivalente a la pasteurización o llegar hasta el final para lograr la esterilización de todos los microbios. [34]
La biopreservación es el uso de microbiota o antimicrobianos naturales o controlados como forma de conservar los alimentos y extender su vida útil . [35] Las bacterias beneficiosas o los productos de fermentación producidos por estas bacterias se utilizan en la bioconservación para controlar el deterioro y inactivar los patógenos en los alimentos. [36] Se trata de un enfoque ecológico benigno que está ganando cada vez más atención. [35]
Las bacterias del ácido láctico (BAL) tienen propiedades antagónicas que las hacen particularmente útiles como bioconservantes. Cuando las BAL compiten por los nutrientes, sus metabolitos a menudo incluyen antimicrobianos activos como el ácido láctico, el ácido acético, el peróxido de hidrógeno y las bacteriocinas peptídicas . Algunas BAL producen el antimicrobiano nisina , que es un conservante particularmente eficaz. [37] [38]
Las bacteriocinas LAB se utilizan actualmente como parte integral de la tecnología de obstáculos . Su uso en combinación con otras técnicas de conservación puede controlar eficazmente las bacterias perjudiciales y otros patógenos, y puede inhibir las actividades de un amplio espectro de organismos, incluidas las bacterias Gram-negativas inherentemente resistentes . [35]
La tecnología de obstáculos es un método para garantizar que los patógenos en los productos alimenticios puedan eliminarse o controlarse combinando más de un enfoque. Estos enfoques pueden considerarse como "obstáculos" que el patógeno debe superar para permanecer activo en los alimentos. La combinación correcta de obstáculos puede garantizar que todos los patógenos se eliminen o se vuelvan inofensivos en el producto final. [39]
La tecnología de obstáculos ha sido definida por Leistner (2000) como una combinación inteligente de obstáculos que garantiza la seguridad y estabilidad microbiana , así como la calidad organoléptica y nutricional y la viabilidad económica de los productos alimenticios . [40] La calidad organoléptica del alimento se refiere a sus propiedades sensoriales, es decir, su apariencia, sabor, olor y textura.
Ejemplos de obstáculos en un sistema alimentario son las altas temperaturas durante el procesamiento, las bajas temperaturas durante el almacenamiento, el aumento de la acidez , la disminución de la actividad del agua o el potencial redox y la presencia de conservantes o bioconservantes . Según el tipo de patógenos y su riesgo, la intensidad de las barreras se puede ajustar individualmente para satisfacer las preferencias del consumidor de forma económica, sin sacrificar la seguridad del producto. [39]
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