SUMMARY

RESUMEN

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1 Recebido para publicação em 09/02/1999.2.3.4,5 Biological Systems Engineering, Washington State University - Pullman, Washington, USA.

KEY WüRDS: Food processing; Alternative technologies; Microbiology stability.

Nonthermal Methods to process foods: variables and microbial inactivation

MÉTODOS NO TÉRMICOS PARA PROCESAMIENTO DE ALIMEN­TOS: VARIABLES E INACTIVACIÓN MICROBIANAl

María Luisa CALDERÓN-MIRANDN, María Fernanda San Martín GONZÁLEZ3,Gustavo V. BARBOSA-CÁNOVAS4, Barry G. SWANSON5

PALABRAS-CLAVE: Procesamiento de alimentos; Tecnologías alternativas; Estabilidad microbiológica.

ew food processing technologies appear in response to consumer demands for fresh-like products with a shelf lifesimilar to those processed by traditional thermal methods. Thus, the use of high hydrostatic pressures (HHP), pulsedelectric fields (PEF), oscillating magnetic fields (OMF), high intensity light pulses, ionizing radiation and bacteriocins areproposed as emerging technologies for this purpose. Since a11 these technologies do not use heat for microbial inactiva­tion, products with better nutritional and sensory attributes can be obtained. This work describes three of the mentionedemerging technologies: HHP, PEF and OMP.

El desarro110 de nuevas tecnologías para procesamiento de alimentos surge en respuesta a la demanda de los consu­midores por productos con características semejantes a productos frescos y con vida de anaquel comparable a productosprocesados por métodos térmicos tradicionales. Así, el uso de altas presiones hidrostáticas (HHP), pulsos de campoeléctrico de alta intensidad (PEF), pulsos de campo magnético de alta intensidad (OMF), pulsos de luz, radiación ionizantey la aplicación de bacteriocinas, entre otras, se proponen como tecnologías emergentes. Debido a que estos métodos deprocesamiento de alimentos no hacen uso exclusivo deI calor como fuente de inactivación microbiana dan lugar aproductos con menor degradación de atributos nutricionales y sensoriales. El presente trabajo da una descripción de tresde las tecnologías emergentes mencionadas: HHP, PEF Y OMP.

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1.INTRODUCCION 2.1 Equipo y procesamiento

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Medio transmisor de presión

Presión ejercida

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Alimento

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Cárnara detratamiento

FIGURA 1. Cámara de presurización directa.

Un sistema de HHP consta de una cámara de trata­miento con chaqueta, un sistema generador de altapresión, medio transmisor de presión, controlador detemperatura y el equipo para el manejo deI alimento.A fin de iniciar el tratamiento de HHP el alimento seintroduce a la cámara de tratamiento. Una vez cerra­da la cámara de tratamiento, esta se llena con unmedio transmisor de la- presión. El medio transmisorde presión es el que comprime aI alimento de maneraisostática; por lo general se emplea agua potable obien agua potable emulsificada con agentes anti-cor­rosivos que ayudan a prevenir el deterioro de la cá­mara de tratamiento. A continuación se remueve elaire a fin de presurizar la cámara. La presurizaciónpuede ser de manera directa con ayuda de un pistónque comprime el medio transmisor de la presió (Figu­ra 1), de manera indirecta bombeando el medio trans­misor de presión aI interior de la cámara hasta que sealcanza la presión deseada o bien por calentamientodeI medio transmisor de presión. El procesamientode alimentos por HHP consta de carga, presurizaci­ón, tiempo de retención, des-presurización y descar­ga. Los tiempos de retención a la presión de procesa­miento varían en un rango de 5 a 20 min., de acuerdoaI alimento y temperatura de procesamiento. Las pre­siones empleadas durante el procesamiento deI ali­mento son mayores a 400 MPa (BARBOSA-CÁNO­VAS et al., 1998).

2. ALTA PRESION HIDROSTATICA (HHP)

En la actualidad el consumidor se inclina por ali­mentos procesados con alto valor nutritivo y propie­dades organolépticas similares a las deI producto fres­co. La tendencia deI consumidor por productos pro­cesados que hayan experimentado el menor númerode procesos o bien posean un bajo contenido de aditi­vos como acidulantes o antimicrobianos condujo a laindustria alimentaria a buscar e implementar nuevosmétodos para el procesamiento de alimentos. Dentrode los nuevos métodos de procesamiento de alimen­tos se encuentra el uso de tratamientos no térmicos.Algunos de estos procesos no térmicos empleados afin de extender la vida de anaquel deI alimento son eluso de alta presión hidrostática (HHP), pulsos de altaintensidad de campo eléctrico (PEF), pulsos de altaintensidad de campo magnético (OMF), pulsos deluz, irradiación y bacteriocinas (QIN et al., 1996).

Los procesos no térmicos presentan varias venta­jas sobre los métodos convencionales de procesami­ento térmico. Los procesos no térmicos se llevan aca­bo a temperaturas bajas « 50°C), ayudan a la inacti­vación de microorganismos patógenos y deteriora ti­vos así como a la inactivación de enzimas, teniendoun ligero efecto sobre el color, sabor, textura y propie­dades nutricias deI alimento. Por contrario a lo quesucede durante el procesamiento térmico de alimen­tos en dónde hay pérdida de nutrientes, vitaminas yvaliosos atributos sensoriales. La posibilidad de ge­nerar alimentos que retengan sus cualidades nutrici­as y a su vez sean seguros para el consumidor haceque los nuevos métodos de procesamiento de alimen­tos tengan un futuro prometedor.

A continuación se presenta una descripción de losfundamentos, inactivación microbiológica y aplica­ciones de tres procesos no térmicos: alta presión hi­drostática, pulsos de alta intensidad de campo eléctri­co y pulsos de alta intensidad de campo magnético.

El tratamiento de HHP se basa en el principio deLe Chatelier de acuerdo aI cual, cualquier reacción,cambio en conformación o cambio de fase acompafia­do por una disminución en volumen se ve favorecidoa altas presiones, mientras que las reacciones relaci­onadas con el incremento en volumen son inhibidas.En el procesamiento de alimentos por HHP se aplicapresión aI alimento de manera isostática, es decir, elalimento es comprimido uniformemente en todas di­recciones regresando a su forma original aI ser elimi-nada la presión. Una de las ventajas deI tratamientopor HHP es su aplicación a alimentos líquidos o sóli­dos (PALOU, 1998).

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Es característico deI procesamiento a HHP el trata­miento deI alimento ya envasado por lo que se elimi­na el riesgo de contaminación posterior aI procesa­miento. El producto puede envasarse en multilami­nados, películas de alcohol etilen-vinilico (EVOH) yalcohol polivinilico (PVOH) o bien en envases de alu­minio (BARBOSA-CÁNOVAS et al., 1998).

2.2 Inactivación de microorganismos

La inactivación de microorganismos como Escheri­chia coli, Saccharomyces cerevisae, Salmonella typhimu­rium, Listeria monocytogenes, Vibrio parahaemolyticus yStaphylococcus aureus entre otros ha sido estudiada.La alta presión hidrostática provoca un incrementoen la permeabilidad de la célula, inhibe reaccionesenergéticas y desnaturaliza enzimas esenciales parael crecimiento y reproducción de la célula microbia­na. Se ha observado la formación de filamentos y dis­minución de motilidad por pérdida de flagelos enmicroorganismos tratados por alta presión hidrostá­tica. Los factores que intervienen en el grado de inac­tivación de los microorganismos son el tipo de micro­organismo y su fase de crecimiento,la magnitud, du­ración y la temperatura deI tratamiento de HHP, asícomo la composición deI alimento (pH, actividad deagua, etc.) (PALOU, 1998).

Dentro de los microorganismos existen diferenci­as en cuanto aI grado de inactivación logrado pormedio de HHP. Los microorganismos Cram positivosson más resistentes que los Cram negativos. Microor­ganismos patógenos como la L. monocytogenes y S. au­reus requieren de 20 mino a 340 MPa y 400 MPa res­pectivamente para una reducción de 6 ciclos logarít­micos. Los microorganismos en estado vegetativo seinactivan a presiones de 400-600 MPa, mientras quelas esporas y algunas especies resisten 1000 MPa atemperatura ambiente. El género de los Staphylococ­cus se encuentra dentro de las más resistentes puestoque sobrevive 500 MPa durante más de 60 mino Algu­nas levaduras como S. cerevisae sufren dos reduccio­nes logarítmicas a 304 MPa y más de 6 reduccioneslogarítmicas a 405 MPa (PALOU, 1998).

Los microorganismos son más susceptibles a la altapresión cuando están en la fase de crecimiento loga­rítmica. Esto puede deberse a que en la fase estacio­naria su tamano es pequeno y esférico en comparaci­ón con la forma alargada que tienen durante el creci­miento logarítmico. Las esporas de Bacillus cereus nosufren una reducción logarítmica considerable aún a608 MPa por 10 mino Sin embargo algunas esporasgerminan a dichas presiones por tanto se puede lo­grar la inactivación de las células vegetativas. Porotro lado, el origen deI cultivo microbiano es de sumaimportancia durante la inactivación deI microorga-

Braz. J. Food Technol.,

nismo por altas presiones. L. monocytogenes obtenidade una colección de cultivos después de 30 mino a375 MPa presentó una reducción de sólo 3 ciclos lo­garítmicos mientras que el mismo tratamiento apli­cado a la cepa Scott A así como a una especie aisladadeI pollo presento una reducción de 4 y 7 ciclos loga­rítmicos respectivamente (PALOU, 1998).

2.3 Efectos deI tratamiento con alta presión hi­drostática

Los microorganismos, reacciones químicas, bioquí­micas y enzimáticas, así como propiedades funcio­nales de algunos alimentos se ven afectadas por lasHHP. Presiones en el rango de 100-300 MPa ocasio­nan desdoblamiento de proteínas o desnaturalizaci­ón proteica reversible. Mientras que presiones mayo­res a 300 MPa provocan desnaturalización proteicairreversible. A consecuencia de la desnaturalizaciónproteica la absorción de aminoácidos disminuye pro­moviéndose así la inactivación de la célula microbia­na (PALOU, 1998).

La actividad enzimática incrementa o disminuye acausa de la HHP. Enzimas como la pectina metileste­rasa se inactivan a presiones entre 300-400 MPa. Mi­entras que la actividad de la polifenol oxidasa au­menta con el incremento en presión. Sin embargo, seinactiva en presencia de 0.5% de ácido cítrico (BAR­BOSA-CÁNOVAS et aI., 1998).

Algunas reacciones como las fermentativas y pro­ductoras de pigmentos se ven disminuidas por el tra­tamiento a HHP.

2.4 Aplicaciones de las alta presión hidrostática

HHP es empleada para la pasterización de jugosde fruta y prevención de post-acidificación deI yo­ghurt. También puede llevarse acabo la esterilizaci­ón de frutas como duraznos y peras. Dentro de lasaplicaciones de la HHP también se cuenta la elabora­ción de geles de suirimi y gelación de huevo. Los ge­les producidos por HHP en comparación con los pro­ducidos por tratamientos térmicos poseen mejor sa­bor, mayor elasticidad y retención de vitaminas yaminoácidos (BARBOSA-CÁNOVAS et al., 1998).

Hoy en día se encuentran en el mercado mermela­das, jalea de manzana, yoghurts, aderezos para en­saIada y salsas de frutas elaborados con ayuda deHHP por la companía japonesa Meidi-ya Food Coo Seha observado que la jalea procesada por HHP retieneel 95% de la vitamina C mientras que aquellas proce­sadas por métodos térmicos retienen solo 72% (BAR­BOSA-CÁNOVAS et al., 1998). Otro de los productosdisponibles en el mercado es el guacamole procesadoen México con ayuda de HHP (PALOU, 1998).

Campinas, 1(1,2): 3-11, jan/dez. 1998 5

+

Proteínas

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a

+

b

a) Fragmento de la memnrana celular.b) Membrana celular bajo un campo eléc­trico.

+

FIGURA 2.

brana celular. La teoría de la ruptura dieléctrica ex­plica la electroporación, o formación de poros, consi­derando a la membrana celular como un condensa­dor con propiedades dieléctricas bajas. Cuando seaplica un campo eléctrico externo (E) a la célula, lascargas eléctricas se incrementan generándose un po­tencial a través de la membrana celular. Las cargasacumuladas en ambos lados de la membrana celularse atraen por lo que la membrana se comprime y suespesor se reduce. Las fuerzas elásticas de la mem­brana se oponen a la compresión. Sin embargo, cuan­do la atracción de cargas es mayor se originan porosen la membrana celular. Otra teoría explica la electro­poración en base a la reorientación de las proteínasy los lípidos presentes en la membrana celular. Elcambio en orientación de los componentes de la mem­brana celular debido al campo eléctrico genera porosen la membrana (Figura 2). La electroporación puedeser reversible o irreversible Cuando una célula es ex­puesta a un campo eléctrico de mayor a 10kV/cmdurante 2-20 f.ls, se observa electroporación irreversi­ble (QIN et aI., 1996). El proceso de electroporación dela membrana celular da por resultado la destrucciónfísica de la célula siempre y cuando el tamarlO deIporo sea de 0.3-0.5 nm y el número de poros sea mayoren comparación con el tamano de la célula (BARBO­SA-CÁNOVAS et aI., 1998a). La destrucción física ocur­re cuando se ha excedido la intensidad critica de cam­po eléctrico (Ec) de la célula. La intensidad crítica decampo eléctrico y el potencial a través de la membra­na dependen de la célula microbiana y de las propie­dades dieléctricas deI alimento sujeto a PEF (QIN etal., 1996).

3.1 Equipo

3.2 Mecanismo de inactivación microbiana

3. PULSOS DE ALTA INTENSIDAD DECAMPO ELÉCTRICO (PEF)

Un sistema para procesamiento de alimentos porPEF consta de diversos equipos siendo los principa­les la fuente de alto voltaje, un condensador para al­macenamiento de energía, la cámara de tratamiento ycontrolador e interruptor de alto voltaje. La energíaeléctrica es almacenada en el condensador el cualladescarga en forma de pulso eléctrico con alta intensi­dad a la cámara de tratamiento. La descarga deI con­densador es controlada por una computadora y selleva acabo por medio de interruptores de alto voltajecapaces de operar a alta frecuencia (ej., 0.1-5000 Hz).De esta manera el alimento en la cámara de tratami­ento recibe en forma instantánea un pulso eléctricode alta intensidad con duración de 0.14-5 f.lS. La in­tensidad del campo eléctrico aplicado aI alimento esfunción de las propiedades dieléctricas del alimento,de la energía aportada por la fuente de alto voltaje yde la distancia entre electrodos. La intensidad deIcampo eléctrico es inversamente proporcional a ladistancia entre los electrodos. Cuando la distanciaentre los electrodos es pequena (ej. 0.6-0.4 mm) la in­tensidad del campo eléctrico es elevada. Existen di­versos tipos de cámaras de tratamiento, algunas deellas permiten el procesamiento de alimentos de ma­nera estacionaria (ej. placas paralelas) mientras queotras permiten el flujo continuo de producto (ej. pla­cas paralelas, cilindro concéntrico) (QIN et aI., 1996).

La inactivación de microorganismos con ayuda dePEF fue demostrada en 1960 por Doevenspeck (WOU­TERS et al.,1997). Durante el procesamiento de líqui­dos por PEF el alimento se expone durante microse­gundos a un pulso de alta intensidad de campo eléc­trico. La exposición de la célula microbiana a PEFinduce la formación de poros en la membrana celu­lar. Este fenómeno físico es conocido como electropo­ración, la cual puede ser reversible o irreversible deacuerdo a la intensidad deI campo eléctrico aplica­do. La electroporación ocasiona cambios en las fun­ciones de la membrana celular así como rompimientode la célula microbiana por lo que se inactiva el mi­croorganismo (QIN et aI., 1996).

El mecanismo de inactivación de microorganismospor PEF no es deI todo comprendido. Existen diver­sas teorías respecto aI modo de acción de los pulsossobre las células microbianas. Una de las teorías másaceptadas es la de la ruptura dieléctrica de la mem-

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3.3 Inactivación de microorganismos microbiana debe sobrepasarse la Ec. Por lo general laintensidad de campo empleada en alimentos es de

La inactivación de células vegetativas de microor- IS-80 kV / cm. Otros de los parámetros que influyenganismos como E. coZi, S. typhimurium, Salmonella dub- la inactivación microbiana por PEF son el tiempo delin, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus brevis, Lac- tratamiento y número de pulsos. Un aumento en eltobacillus bulgaricus, Micrococcus lysodeikticus, Pseudo- tiempo de tratamiento y / o el número de pulsos oca-monas fluorescens, Klebsiella pneumoniae, S. aureus, L. siona una mayor disminución en la población micro-monocytogenes, L. innocua, Bacillus subtilis, Clostridium biana (BARBOSA-CÁNOVAS et aI., 1998a). Cabe men-welchii, Candida albicans, S. cerevisiae, y esporas de B. cionar que el aumento en el número de pulsos da porcereus y B. subtilis entre otros, ha sido estudiada. resultado un incremento en la temperatura deI ali-

La inactivación de microorganismos por PEF se ve mento. Se ha observado un efecto sinérgico en la apli-afectada por diversos factores como lo son: factores cación PEF y el uso de temperaturas moderadas (7 adependientes deI microorganismo, de las condicio- 40°C) (POTHAKAMURY et aI., 1996). Sin embargo,nes de tratamiento y deI medio de tratamiento. En lo un incremento brusco en temperatura puede dar lu-que aI microorganismo se refiere, las bacterias son gar a la ruptura dieléctrica deI alimento. Como con-menos sensibles que las levaduras aI tratamiento por secuencia de este fenómeno se observa una chispaPEF. Por otro lado, las esporas de los microorganis- luminosa, así como la generación de burbujas, y unmos son resistentes a PEF (BARBOSA-CÁNOVAS et aumento en la presión deI sistema. A consecuenciaaI., 1998a). Entre los microorganismos los Gram posi- de la ruptura dieléctrica deI alimento se forman pe-tivos son más resistentes a los PEF en comparación quenas cavidades o hendiduras en los electrodos. Acon los Gram negativos (WOUTERS et aI.,1997). EI fin de evitar la ruptura dieléctrica deI alimento se re-grado de inactivación microbiana logrado por PEF comienda eliminar el aire disuelto en el alimento, eldepende de la fase de crecimiento deI microorganis- aire presente en el sistema de procesamiento, así comomo. Las células microbianas en la fase logarítmica disminuir la temperatura deI alimento antes de queson inactivadas con mayor facilidad en comparación éste sea procesado por PEF (QIN et aI., 1996).con las que se encuentran en la fase estacionaria o Por ultimo, la inactivación microbiana se ve afec-lago La población de E. coli en la fase logarítmica su- tada por las características deI medio de tratamiento.fre 2 reducciones logarítmicas aI ser tratada con cua- La conductividad o habilidad de un líquido para con-tro pulsos de 36kV/ cm. Mientras que aquélla en la ducir corriente eléctrica es dependiente de la fuerzafase estacionaria se reduce solo medio ciclo después iónica deI mismo. Un incremento en la fuerza iónicade ser sometida a el mismo tratamiento de PEF (PO- deI alimento aumenta la conductividad. Si la conduc-THAKAMURY et aI., 1996). EI tamano de la célula tividad deI alimento es elevada, la intensidad deI cam-también es de importancia en la inactivación deI mi- po eléctrico en dicho alimento es baja, por consigui-croorganismo puesto que el potencial generado a tra- ente, la inactivación microbiana lograda es baja (QINvés de la membrana celular es proporcional aI tamafio et aI., 1996). En una solución 0.028M de KCI E. colide la célula (WOUTERS et al.,1997). Por tanto, las cé- sufrió una reducción de 2.S ciclos logarítmicos des-lulas pequenas son más resistentes a los PEF. pués de un tratamiento de 8 pulsos a 40kV / cm. Mi-

Se ha observado que el tratamiento de poblaciones entras que en una solución 0.168M de KCl no se obtu-mixtas de microorganismos reduce la eficacia de los vo inactivación después deI mismo tratamiento (BAR-pulsos eléctricos. La población de B. subtilis se redujo BOSA-CÁNOVAS et aI., 1998a). Asimismo, la presen-S ciclos logarítmicos aI ser expuesta a 33kV/ cm. En cia de cationes bivalentes, como Mg2+ y Ca2+, tienentanto que la población mixta de E. coli y B. subtilis se un efecto adverso en el grado de inactivación micro-redujo solo dos ciclos después de un tratamiento de biana (WOUTERS et al.,1997). No solo las propieda-20 pulsos a 30kV / cm (WOUTERS et al.,1997). des dieléctricas tienen efecto sobre la inactivación

Uno de los parámetros deI tratamiento por PEF es microbiana. La presencia de sistemas antimicrobia-la forma de onda deI pulso de alta intensidad de cam- nos adicionados o inherentes aI alimento son de granpo eléctrico. Se han estudiado pulsos de caída expo- importancia en la inactivación deI microorganismo.nencial, oscilatorios y cuadrados. De todos ellos el AI conjuntar PEF con la bacteriocina nisina, se en-más letal para los microorganismos es el pulso cua- contró que la población de L. innocua suspendida endrado. Así mismo se han estudiado pulsos mono y leche descremada conteniendo 37 UI nisina/ml y so-bipolares, siendo los segundos los más letales (QIN metida a 32 pulsos con una intensidad de campo eléc-et aI., 1994). trico de SO kV / cm se redujo 3.7 ciclos logarítmicos.

La intensidad deI campo eléctrico aplicado es uno Mientras que aquella sometida únicamente a un tra-de los factores más importantes en la inactivación tamiento con 37 UI de nisina se redujo 1/2 ciclo ydeI microorganismo. A fin de lograr la inactivación aquella sometida sólo a 32 pulsos con una intensi-

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4.1 Equipo

teds, unidad definida como una línea de fuerza porcm2

; mientras que la densidad de flujo magnético (B)se mide en Teslas (o Gauss). En el vacío, y para pro­pósitos prácticos en el aire, la fuerza deI campo mag­nético es aproximada por la densidad de flujo mag­nético; de manera que la fuerza deI campo magnéticoes comúnmente especificada en unidades de Teslas oGauss.

Con respecto a su fuerza relativa, los campos mag­néticos débiles tienen intensidades deI orden de de­cenas de Gauss, semejantes a aquéllos producidospor aparatos electrodomésticos. Los OMF de alta in­tensidad se encuentran en miles de Gauss y mayores.La inactivación de microorganismos requiere el usode OMF de alta intensidad, 5-50 Teslas (1 Tes­la=10.000 Gauss). Dichos campos pueden ser gene­rados mediante el uso de bobinas superconductoras,bobinas que producen campos de corriente directa, ybobinas energizadas por la descarga de energía al­macenada en un capacitor.

4.2 Inactivación de microorganismos

El Magneform Serie 7000TM (Maxwell Laboratory,San Diego, Calif.) es un instrumento que utiliza la ener­gía almacenada en capacitores para generar el campo

"magnético. El capacitor es cargado a partir de una fuente.Una vez que se cierra el interruptor y se completa elcircuito que incluye el capacitor y la bobina, se generauna corriente oscilante entre las placas deI capacitor, lacual genera un campo magnético oscilante. La frecuen­cia deI OMF es determinada por la capacitancia deI ca­pacitor y la resistencia e inductancia de la bobina. Con­forme la corriente cambia de dirección, el campo mag­nético cambia su polaridad. La corriente oscilante, y enconsecuencia el campo magnético, se deterioran rápi­damente, disminuyendo su intensidad a un pequefioporcentaje de la intensidad original después de aproxi­madamente diez oscilaciones (POTHAKAMURY et aI.,1993).

4. CAMPOS MAGNÉTICOS (OMF)

La compafiía Krupp Maschinentechnik GmbH(Hamburgo, Alemania) desarrolló un proceso, ELS­TERILÓ, basado en la aplicación de pulsos eléctricospara pasteurizar alimentos líquidos. No obstante, eluso de PEF se encuentra aún en fase experimental.Algunos de los alimentos que están siendo procesa­dos por PEF de manera experimental son jugos denaranja, manzana, arándano, pifia, sopa de chícha­ro, leche, yoghurt y huevo líquido. El jugo de manza­na procesado por PEF presentó una vida de anaquela temperatura ambiente de 28 días. Mientras que laleche descremada y sopa de chícharo presentaronvidas de anaquel a 6°C de 14 y 10 días respectiva­mente (VEGA-MERCADO et aI., 1997, QIN et al., 1996).En el jugo de naranja refrigerado se ha logrado unavida de anaquel desde el punto de vista de calidad de8-12 semanas y de 3-6 meses desde el punto de vistamicrobiológico en comparación con el jugo de naran­ja fresco refrigerado que presenta una vida de ana­que1de 10 a 14 días (OHR, 1998).

3.4 Uso de pulsos eléctricos

dad de campo eléctrico de 50 kV/cm se redujo 21/2ciclos logarítmicos (CALDERÓN-MIRANDA, 1998).

El uso de OMF ha sido propuesto como otra de lastecnologías emergentes dentro de los procesos no tér­micos en alimentos. Entre las ventajas que esta tecno­logía ofrece, se encuentran: mínima degradación deatributos organolépticos y nutricionales, menores re­querimientos de energía que la empleada en procesostérmicos, y posibilidad de tratar el alimento dentrode empaques flexibles (POTHAKAMURY et aI., 1993).

Existen diferentes tipos de campos magnéticos. Loscampos estáticos son aquéllos cuya fuerza es cons­tante en el tiempo, y pueden ser producidos con mag­netos permanentes o con electromagnetos de corrien­te directa. Los OMF son generados mediante electro­magnetos de corriente alterna, y su intensidad varíade manera periódica dependiendo de la frecuencia y Los resultados reportados hasta ahora sobre el efectodeI tipo de onda deI magneto. Estos campos, genera- que los campos magnéticos ejercen en microorganismosdos por pulsos, son de naturaleza electromagnética y en otros sistemas biológicos son contradictorios. Dife-asociados con un componente de campo eléctrico ca- rencias en las condiciones experimentales tale como lapaz de inducir corrientes eléctricas en sistemas bio- intensidad y duración de la exposición, temperatura,lógicos estacionarios (KOVACS et aI., 1997). Los cam- pH, etc. han dado lugar a resultados inconsistentes y apos homogéneos son aquéllos cuya fuerza es cons- la imposibilidad de replicar los experimentos.tante en el espacio aI cual se exponen las muestras; YOSHIMURA (1989) clasificó los efectos de OMF en:mientras que los campos heterogéneos son aquéllos promotores deI crecimiento, inhibidores deI crecimien-que presentan un gradiente que depende de la na tu- to, y ningún efecto observable. La Tabla 1 muestra algu-raleza deI magneto. nos de los efectos de OMF observados en microorganis-

La fuerza deI campo magnético (H) se mide en Oers- mos.

Braz. J. Food Technol., Campinas, 1(1,2): 3-11, jan/dez.19988

TABLA 1. Efecto de los campos magnéticos en diversos microorganismos (Adaptada de POTHAKAMURY et al.,1993).

Microorganismo Tipo de Intensidad Frequencia Efecto Referenciacampo dei Campo dei pulso

magnéticoa (T) (Hz)

Células de levadura CME 0.04 O Inhibición dei crecimiento a KIMBALLen vinos Heterogéneo exposiciones de 5, 20, 25, 1938

60, 120 0150 min

No inhibición a 10, 15 Y17min de exposición.

CME 1.1 O Ningún efecto a 5, 10, 20, .

Homogéneo 40 u 80 min de exposición

Saccharomyces CME 0.46 O Velocidad de reproducción VAN NOSTRANDcerevisiae Homogéneo disminuye bajo incubación a et aI.

24, 48 o 72 hrs 1967

Escherichia coli CME 03 O Crecimiento estimulado

Halobacterium CME 0.015 O Crecimiento inhibido MOORE

halobium, 1979Bacillus subtilis, 0.03 OStaphylococcusepidermidis

0.06 O

Pseudomonas CMO 0.015 0.1-0.3 Crecimiento estimulado. Laaeruginosa. estimulación aumenta ai MOORECandida albicans 0.03

incrementar la frecuencia 1979dei pulso

0.06

Escherichia co/i CMO 0.15 0.05 Inactivación de células a MOOREconcentracion de 100 1979células por mi

Streptococcus CMO 12.0 6000 Población reducida de 25 HOFMANNthermophilus (1 pulso) 000 células/mi a 970 1985en leche

Saccharomyces CMO 40.0 416000 Población reducida de HOFMANNcerevisiae (10 pulsos) 3 500 células/mi a 25 1985en yogurt

Saccharomyces CMO 40.0 416000 Población reducida de 25 HOFMANNcerevisiae (1 pulso) 000 células/mi a 6 1985en jugo de naranja

Esporas de hongos CMO 7.5 8500 Población reducida de HOFMANN(1 pulso) 3 000 esporas/ mi a 1 1985

Escherichia coli CME 7.0 O Reducción en la velocidad TSUCHIYAHomogéneo de disminución en número et aI.

CME 5.2-6.1 Ode celúlas vegetativas 1996

Heterogéneo

Bacillus subtilis CME 70 O Reducción en la velocidadHomogéneo de disminución en número

de celúlas vegetativasNAKAMURA

CME 5.2-61 O et aI.

HeterogéneoInhibicion de la formacion de

1997esporas

. . . .'CME= Campo magnetlco estallco; CMO= Campo magnético oscilante .

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Han sido propuestas diversas teorías (BLACK­MAN et al.,1994, UBOFF, 1985) con el fin de esclare­cer el mecanismo de acción de los OMF sobre siste­mas vivientes. Sin embargo, ninguna de ellas ha sidogeneralmente aceptada.

VAN NOSTRAND et aI. (1967) estudiaron la influ­encia de un OMF de alta intensidad a diferentes pre­siones osmóticas y temperaturas en la multiplicaci­ón de S. cerevisiae, y observaron que la presencia deIcampo magnético ejerce un efecto inhibitorio en el cre­cimiento de los microorganismos para cada una delas temperaturas estudiadas.

MOORE (1979) estudió los efectos biológicos decampos magnéticos en cuatro bacterias y una leva­dura, encontrando que el crecimiento de dichos mi­croorganismos fue afectado por el campo magnéticoutilizado. Las dos bacterias gram negativo, Pseudo­monas aeruginosa y Halobacterium halobium, mostraronun mayot estímulo en su crecimiento que las dosbacterias gram positivo, B. subtilis y Staphylococcusepidermidis, o que C. albicans. La máxima estimulaci­on ocurrió a 0.015 Teslas y la máxima inhibición sepresento a 0.030 Teslas. El efecto inhibitorio en el cre­cimiento microbiano fue atribuido a una disminuci­ón en la velocidad de multiplicación en algunas otodas las células deI cultivo.

NAKAMURA et aI. (1997) demostraron que un cam­po magnético no homogéneo tiene un efecto signifi­cativo en la supervivencia de células de B. subtilis MI113, especialmente en la fase estacionaria, donde lapoblación microbiana se compone de células vegeta­tivas y esporas. En esta fase, un derto porcentaje dedichas células es rápidamente transformado en es­poras cuyo numero difícilmente cambia con el tiem­po. Por lo tanto, la reducdón en el número de célulasse atribuye principalmente a una autólisis de las cé­lulas vegetativas. Sin embargo, la presencia de uncampo magnético no homogéneo reduce la velocidadde disminución en el número de células vegetativas.Un efecto similar fue observado para E. coli, la cualsólo existe como célula vegetativa (TSUCHIYA et aI.,1996).

En cuanto a inactivación de microorganismos enalimentos existen los resultados reportados por HO­FMANN (1985) en su patente (U.S. 4,524,079), quienlogró una reducción de 25 000 células/mI a 970, paraStreptococcus thermophilus en leche. La concentraciónde S. cerevisiae en yoghurt, tratada con 10 pulsos, fuereducida de 3500 células/mI a sólo 25. En jugo denaranja, este mismo microorganismo se redujo, conla aplicación de un sólo pulso, de 25 000 células/mIa 6, y el contenido de esporas de hongo en una masapara roles fue reducido de 3000 esporas/mI aI conla aplicación de un sólo pulso.

5. CONCLUSIONES

La industria alimentaria se encuentra en una nue­va etapa de desarrollo e implementación de nuevosmétodos de procesamiento de alimentos. La obtenci­ón de productos con larga vida de anaquel, mínimaperdida de componentes nutridos sin sacrificio de laestabilidad microbiológica deI alimento y sobre tododeI agrado deI consumidor es de suma importanciapara el éxito de los métodos no térmicos de procesa­miento de alimentos. Debido a que se trata de nuevosmétodos de procesamiento aún se requiere de estudioy comprensión deI efecto de cada método de procesa­miento sobre los diferentes microorganismos que po­nen en riesgo la seguridad deI alimento procesado.Así mismo será necesaria la difusión y promoción entreindustria y consumidor de estos nuevos alimentos.

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