Los pulsos de luz (PL) es una tecnología no térmica de procesado, que consiste en la aplicación de pulsos lumínicos de alta energía sobre alimentos o superficies alimentarias, con el objeto de disminuir su carga microbiana.
APLICACIÓN DE LOS PULSOS DE LUZ EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Escrito por Eduardo Puértolas – de UNIZAR -Zaragoza
La búsqueda de nuevas tecnologías que aporten soluciones a los problemas actuales de la industria alimentaria o bien permitan la obtención de alimentos seguros y estables con mejores características organolépticas y/o nutricionales que lo tratamientos convencionales, es uno de los pilares básicos sobre los que se asienta el desarrollo del sector alimentario. Una de las tecnologías emergentes propuestas más recientemente son los pulsos de luz (PL).
Dr. Eduardo Puértolas, Unidad de Investigación Alimentaria. AZTI-Tecnalia.
Introducción
Mientras que el potencial uso bactericida de la luz UV se conoce desde los años 20 (Gates, 1928) y su uso industrial como sistema de esterilización comenzó en los 70 (Cerny, 1977); no fue realmente hasta finales de los años 70 cuando comenzaron a estudiarse en profundidad las posibles ventajas de la aplicación de la luz de manera pulsada. Así, durante los años 80 del siglo pasado diversas empresas, fundamentalmente americanas como Maxwell Technologies®, comenzaron a patentar diversos sistemas y aplicaciones basados en la aplicación de pulsos lumínicos de alta intensidad, lo que llevó finalmente, después de haber sido evaluada tanto la seguridad como la efectividad de esta tecnología, a la aprobación por parte de la FDA en el año 1996 del uso de los PL para la producción, procesado y tratamiento de alimentos (FDA, 21CFR179.41).
Fundamento
Definición
Los pulsos de luz (PL) es una tecnología no térmica de procesado que consiste en la aplicación de pulsos lumínicos de alta energía sobre alimentos o superficies alimentarias con objeto de disminuir su carga microbiana. Para ello, se produce la descarga controlada de pulsos eléctricos de alta intensidad (1-5 kV) y corta duración (100-400µs) en una o varias lámparas de gas Xenón instaladas en un reactor donde se sitúa el producto a tratar. La ionización de este gas provoca un flash o pulso lumínico de alta intensidad y ancho espectro de emisión, desde los 200 nm (UV) hasta los 1.000 nm (infrarrojo cercano) y de alta capacidad bactericida (Lasagabaster, 2009). La cantidad considerable de luz en la región ultravioleta, en particular la de más corta longitud de onda, sería la responsable principal de la eficacia antimicrobiana de estos tratamientos. Al tratarse de destellos de corta duración y alta energía, el tratamiento mediante pulsos de luz es más eficaz y rápido que la aplicación de luz UV en continuo debido a su mayor poder de disipación y penetración. Los principales parámetros que definen el tratamiento aplicado son la fluencia del pulso (J/cm2) y el tiempo de tratamiento (número de pulsos por su anchura).
Mecanismo de acción
A pesar de que el efecto antimicrobiano de esta tecnología se conoce desde antes de los años 70, a día de hoy el mecanismo específico que causa la inactivación microbiana no está definido con claridad.
Debido a que alrededor del 40 % de la energía total emitida en cada pulso corresponde a la luz UV, muchas de las hipótesis propuestas atribuyen la acción letal de la luz pulsada a un efecto fotoquímico, resultado de la absorción de la luz UV por los ácidos nucleicos. Esto provoca diversas alteraciones en los mismos, como la formación de dímeros de pirimidina o de tiamina, que inhiben la multiplicación celular (Palmieri y Cacace, 2005).
Otras hipótesis asocian la inactivación al posible efecto fototérmico de los pulsos de luz. Estas se cimentan en que, como los microorganismos absorben mejor la energía de los PL que el medio que les rodea (agua, tampón, etc.), se pueden producir en los mismos aumentos puntuales y muy rápidos de temperatura, lo que puede provocar la ruptura y muerte de las células microbianas.
Un tercer grupo de teorías asocian la muerte celular a una combinación de ambos efectos. Wekhof et al. (2000) describió que el efecto dominante podría depender además de las condiciones de tratamiento. Así, mientras que para valores bajos de fluencia (1-3 J/cm2) achacó la inactivación al efecto fotoquímico en un 80-90%, a valores altos (5-6 J/cm2) describió que el efecto fototérmico sería el dominante.
Finalmente, además del efecto fotoquímico y fototérmico, no es descartable que los PL provoquen otro tipo de alteraciones en determinadas estructuras celulares que conlleven la muerte microbiana o una sensibilización de los microorganismos (Lasagabaster, 2009).
Aplicaciones
Descontaminación superficial de alimentos sólidos
Una de las potenciales aplicaciones de esta tecnología en la industria alimentaria es la descontaminación superficial de alimentos sólidos, como vegetales, huevos o los productos cárnicos y pequeros, aumentando por lo tanto su vida útil sin afectar negativamente sus propiedades organolépticas. Cuanto más liso y homogéneo sea el producto, mayor es el nivel de descontaminación (Lasagabaster, 2009).
Pasteurización/esterilización de alimentos líquidos
También se ha planteado el uso de esta tecnología como alternativa a los tratamientos térmicos para pasteurizar/esterilizar productos líquidos transparentes a la luz o productos menos transparentes, siempre que la intensidad de tratamiento se incremente y se optimice la configuración de los reactores. Así, en los últimos años están apareciendo en el mercado diversos prototipos y equipos para esta aplicación (Xenon corp., Claranor, etc.).
Descontaminación de envases alimentarios
Actualmente, existen en el mercado diversas empresas que comercializan equipos para el tratamiento de envases y tapones alimentarios (Claranor, Montena emc, etc.). Sus principales ventajas frente a otros sistemas son su eficiencia energética y que no utilizan ni agua ni sustancias químicas, como el peróxido de hidrógeno, por lo que el proceso se puede considerar respetuoso con el medio ambiente.
Obtención de alimentos enriquecidos en sustancias de interés
Finalmente, se ha demostrado que la aplicación de pulsos de luz induce la síntesis en los alimentos de determinadas sustancias de interés en salud humana. Por ejemplo, la empresa Xenon corp. patentó en el año 2010 el uso de pulsos de luz para inducir la síntesis de Vitamina D en champiñones (WO2010/102039A2). En base a la misma, la empresa Dole Food Company comercializa setas Portobello enriquecidas en vitamina D.
Conclusiones
Debido al interés mostrado por diversas empresas en el desarrollo de equipos de pulsos de luz, así como en sus potenciales aplicaciones, es de esperar que en los próximos años la descontaminación/esterilización de alimentos mediante PL en la industria sea una realidad. En cualquier caso, como ocurre con la gran mayoría de tecnologías emergentes, su implantación industrial será únicamente en aquellos productos en los que los PL constituyan una ventaja clara, energética y/u organoléptica, frente a los tratamientos convencionales.
Bibliografía
Cerny, G. (1977). Sterilization of packing materials for aspectic packaging. 2. Investigation of the germicidal effects of UV-C rays. Verpackungs-Rundschau 28, 77-82.
Gates, F. L. (1928). On nuclear derivatives and the lethal action of UV light. Science68, 479-480.
Lasagabaster, A. (2009). Factores que determinan la eficacia de la tecnología de luz pulsada para la inactivación de microorganismos de origen alimentario. Tesis Doctoral. Universidad del País Vasco.
Palmieri, L., Cacace, D. (2005). High intensity pulsed light technology. En Emerging technologies for food processing. (Ed. Da-Wae Sun), Elsevier Academic Press: San Diego. pp. 279-306.
Wekhof, A. (2000). Disinfection with flash-lamps. PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology 54, 264–