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Agrociencia (Uruguay)

Print version ISSN 1510-0839On-line version ISSN 2301-1548

Agrociencia Uruguay vol.21 no.2 Montevideo Dec. 2017

 

Revisión

Uso de envasado en atmósfera modificada en los productos de IV y Vgama

Use of Modified Atmosphere Packaging in Minimally Processed and Sous Vide Products

Víctor Hugo Escalona1 

1Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Departamento de Producción Agrícola, Centro de EstudiosPostcosecha (CEPOC). Casilla 1004 Santiago Chile. Teléfono: +562 29785841/23; Fax: +562 29785813. Correoelectrónico: vescalona@uchile.cl, www.cepoc.cl, www.hortyfresco.cl

Resumen:

Los productos de IV y V gama son altamente susceptibles al deterioro y a sufrir re-contaminación por microorganismosdespués de finalizado el procesamiento industrial. El uso del envasado en atmósfera modificada (EAM) es ampliamenteempleado como técnica para prolongar la vida útil de estos productos. El principal efecto fisiológico del uso comercial deEAM, con una combinación gaseosa baja en O2 y moderada a alta en CO2, se debe a la disminución de la respiraciónaeróbica, producción de etileno, pardeamiento enzimático, degradación de la pared celular, crecimiento microbiano, etc.,prolongando la vida útil especialmente en los productos de IV gama respecto a los de V gama, los cuales fueron tratados concalor y presentan una perecibilidad menor. Para alcanzar la atmósfera de equilibrio recomendada en el interior del envase conun producto de IV gama se debe seleccionar la película plástica según su permeabilidad al O2, CO2, etileno y vapor de agua,tasa respiratoria y peso del producto cortado, superficie de intercambio del envase y temperatura de almacenamiento. Paralos productos de V gama el material plástico debe ser resistente al tratamiento térmico y debe mantener el vacío tras elprocesamiento. El uso de temperaturas adecuadas es la principal herramienta para mantener la calidad y vida útil, siendo portanto esencial el monitoreo de la misma para evitar condiciones de anaerobiosis, ya que el consumo de O2 se incrementa enla hortaliza picada más rápidamente que la permeabilidad de la película plástica frente a un alza en la temperatura.

Palabras clave: mínimo proceso; envases; postcosecha; permeabilidad a los gases; vida útil

Summary:

Minimally processed and sous vide vegetables are highly susceptible to deterioration and to be re-contaminated by microbialorganisms after the completion of the industrial processing. Modified atmosphere packaging (MAP) is widely used as atechnique to extend the shelf-life period of these products. The main physiological effect of commercial MAP with low O2combined with moderate and high CO2 levels is related to a decreasing of aerobic respiration, ethylene production, enzymaticbrowning, cell wall degradation, microbial growth, etc., prolonging specially the shelf-life of minimally processed compared tosous vide vegetables, which are heat treated and show a lower perishability. In order to reach the recommended equilibriumatmosphere inside the package for minimally processed, plastic film must be carefully chosen according to its permeability toO2, CO2, ethylene and water vapor, respiratory rate and weigh of the cut product, packaging, and storage temperature. In caseof sous vide, the plastic film must be resistant to heat treatment and must maintain the vacuum after processing. The use ofadequate temperatures is the main tool to keep the quality and the shelf life of these products. Therefore temperature control isessential to assure the desired MAP effect on minimally processed. It is essential the temperature control to avoid anaerobicconditions because the oxygen consumption increases quicker in the chopped vegetable than the gas film permeability of theplastic film when the temperatures rise.

Keywords: fresh cut; packaging; postharvest; gas permeability; shelf life

Introducción

Una de las características principales de los productosde IV y V gama es que, al estar procesados, pelados, lavados,cortados, semi cocinados o cocinados (V gama), envasadosen bolsas o en envases semi-rígidos, permitenminimizar los tiempos en la preparación de una comida.Sin embargo, a causa de las heridas que sufren estos órganosvegetales durante las operaciones de procesado yen especial en la IV gama, su vida útil a menudo disminuyedrásticamente. En definitiva, dos son los problemas quedeben controlarse para prolongar la vida de una hortaliza deIV y V gama. El primero es que en la IV gama el tejidovegetal está vivo y continúa respirando mediante reaccionesquímicas que interactúan entre sí, alguna de las cualesdeben ser controladas para retardar la senescencia. Esteaspecto suele no ser importante en V gama donde el tratamientotérmico suave inactiva el proceso respiratorio deltejido vegetal. El segundo problema común para ambosproductos, es la proliferación microbiana, importante en lamayoría de las hortalizas por su alto pH cercano a la neutralidadque favorece la proliferación de bacterias deteriorantesy patógenas.

Es por esta razón que es imprescindible que la manipulacióny el procesado de estos productos se realicen abajas temperaturas, inferiores a los 5 ºC, para prolongar suvida útil reduciendo la velocidad de las reacciones químicasy el crecimiento microbiano. Por ello, el transporte y comercializacióndebe ser a temperaturas lo más cercanas posiblea 0 °C para así obtener una supervivencia comercialque según el producto podría llegar como máximo a las dossemanas para hortalizas de IV gama, y de 6 a 10 semanaspara V gama.

Envasado en atmósfera modificada

En la conservación y distribución de los productos de IVy V gama suele utilizarse el envasado en atmósfera modificada(EAM). En los primeros productos se buscanconcentraciones gaseosas de O2 y CO2 que inhiban especialmentereacciones relacionadas con la respiración, senescenciay ablandamiento de los tejidos. Se ha reportadoque la respiración de hinojos picados disminuyó bajo concentracionesde 5 % O2 y moderadas de CO2 (5 %). Aldisminuir la concentración de O2 se reducen las reaccionesde pardeamiento, y al aumentar la concentración deCO2 se inhibe la síntesis de la polifenoloxidasa (PPO) queha sido inducida como consecuencia del corte. El CO2 previeneel pardeamiento sobre los tejidos dañados, porquebloquea la formación de compuestos fenólicos e inhibe laactividad de la PPO. Por tanto, las concentraciones gaseosasrecomendadas varían de 2 a 8 % de O2 para evitar elpardeamiento y alargar la vida de conservación, mientrasque las concentraciones óptimas de CO2 varían entre 5 y15 %. Adicionalmente, estas atmósferas reducen la emisiónde etileno y el ablandamiento de los tejidos (Escalona,Aguayo y Artés, 2006a, 2006b; Escalona et al., 2006; Aguayo,Escalona y Artés, 2007).

El efecto positivo de la atmósfera modificada sobre losproductos de IV gama ha sido mencionado en muchostrabajos. Por ejemplo en hinojos (Escalona, Aguayo y Artés,2006b), colirrábano (Escalona, Aguayo y Artés, 2006a),lechuga mantecosa (Escalona et al., 2007), rúcula (Char etal., 2012), berro (Silveira et al., 2014 ), espinacas (Escalonaet al., 2010), melón (Aguayo, Escalona y Artés, 2008;Silveira et al., 2011), tomates (Gil, Conesa y Artés, 2002),papa (Beltrán et al., 2005), sandía (Artés-Hernández et al.,2010), etc.

En el caso de la V gama el producto procesado se envasaen una atmósfera de vacío utilizándose este mismo envasepara realizar el tratamiento térmico. Por esta razón,estos materiales plásticos deben ser capaces de soportarun tratamiento térmico de 70 a 100 °C por 10 a 30 min ymantener el vacío.

En IV gama se podría recomendar la aplicación de unvacío moderado a una presión de 0,4 atm sólo o en combinacióncon antioxidantes para la conservación de endibias,lechugas, rodajas de tomate, papas y zanahorias entre otros,ya que disminuye la actividad metabólica y el crecimientomicrobiano. En lechugas picadas conservadas en atmósferacontrolada (AC) con 3 % de O2 y 10 % de CO2, semantuvo una calidad visual aceptable sin un apreciable desarrollomicrobiano tras 12 días a 4 ºC. Después de conservarlas lechugas cortadas en aire enriquecido con 20 %de CO2 a 2,5 ºC, la concentración de compuestos fenólicostotales se redujo por la disminución de la actividad fenilalaninaamonio liasa (PAL), debido a la disminución del pH citoplasmático.Cuando los trozos de lechuga fueron transferidos alaire a 20 ºC, el pH citoplasmático se normalizó recuperándosela actividad de la PAL. Un aspecto a tener en cuenta esque los productos de IV gama toleran concentraciones mínimasextremas de O2, que en los mismos productos peroenteros no serían recomendadas. Ello es porque al serpelados y/o picados no poseen ni cutícula ni piel que restrinjael paso de gases, y la distancia de difusión de los gasesentre el centro y el exterior del tejido es mucho menor que ladel producto entero (Watada y Qi, 1999). Así, en bolsas deensalada (lechuga, zanahoria, repollo morado) almacenadasa 5 ºC durante 12 a 16 días se registraron concentracionesde 0,2 a 1,5 % de O2 y 5 a 30 % de CO2 con unacalidad sensorial en el límite de aceptación.

Por otra parte, muchos productos de IV gama son transportadosy expuestos a la venta a temperaturas mayores alas recomendadas. En supermercados por ejemplo, existenmuchos reportes que indican en ensaladas verdes envasadasen atmósfera modificada concentraciones muybajas de O2 y acumulación de etanol (Nunes et al., 2009:Tano et al., 2007). Otro problema asociado a las variacionesde temperatura y la elevada humedad relativa (HR) enel interior del envase son las condensaciones sobre la películaplástica y en el producto. La presencia de agua enestado líquido puede promover el desarrollo de podredumbresy bloquear la difusión del O2 dentro del tejido vegetal ya través del polímero causando fermentación.

Calidad microbiológica

Existen microorganismos que proliferan fácilmente sobrelos productos IV gama, pero su comportamiento puedeser influenciado por el metabolismo del tejido vegetal y por lamodificación de la atmósfera. Varios estudios muestran queun EAM mejora la calidad de ensaladas cortadas, aunqueel efecto de esta técnica sobre la microflora aerobia es variable.Los resultados indican que una atmósfera con 3 %de O2 y 10 % de CO2 mejora la calidad de lechugas cortadasen comparación a las mismas en aire, sin existir ningúnefecto sobre el crecimiento de bacterias mesófilas (Escalonaet al., 2006, 2007; Allende et al., 2007).

En el caso de achicorias picadas tras una conservacióna 10 ºC, se mejoró la apariencia visual con una mezcla de20 % de CO2 más aire en comparación con aire, pero sinreducir el crecimiento de bacterias mesófilas. En setas frescasbajo EAM con 2,5 o 5 % de O2 y 2,5, 5 o 7,5 % de CO2y aire a 10 ºC no se obtuvo un efecto sobre el desarrollo dela microflora mesófila y de la Pseudomona fluorescens.Una conservación bajo condiciones anaeróbicas redujo losrecuentos totales de P. fluorescens en dos ciclos logarítmicos,pero fue perjudicial en la calidad de estas setas. Enconclusión, los beneficios del EAM no fueron significativosen la reducción de la flora mesófila. En general se reportaque en mezclas de ensaladas se han obtenido recuentosde bacterias mesófilas de siete a nueve unidades logarítmicas,los que estarían en el límite de lo aceptado por la normativachilena (Hinojosa et al., 2013).

En general, concentraciones de 15 a 20 % CO2 soneficientes para reducir el desarrollo de microorganismospectolíticos y la presencia de podredumbres durante el almacenamientode frutas y hortalizas enteras. Concentracionessimilares son alcanzadas en hortalizas IV gamadespués de pocos días bajo refrigeración.

La temperatura incide en el efecto inhibidor del EAM, yaque al incrementarse disminuye la solubilidad del CO2 en lacélula vegetal. El efecto antibacteriano del CO2 estaría dadopor la acidificación del medio celular al solubilizarse estegas en la fase líquida del tejido vegetal tratado y formar ácidocarbónico, que posteriormente se disocia en bicarbonato eion hidrógeno. En achicorias cortadas se obtuvo una reduccióndel número de bacterias mesófilas a 2 ºC y 6 ºCpero no a 10 ºC. En hojas de achicoria inoculadas conbacterias pectolíticas como P. fluorescens o en tomate conP. marginalis, concentraciones de CO2 de 20 % previnieronel desarrollo de podredumbres blandas. Este efectoinhibidor se debería a que las enzimas pectolíticas liberadaspor las bacterias presentaron un pH óptimo cercano a laneutralidad. Siriphanich y Kader (1986) observaron que elpH vacuolar y citoplasmático decreció en 0,1 y 0,4 respectivamenteen lechugas conservadas por seis días a 0 ºCcon 15 % CO2 en aire.

Otro mecanismo que explicaría la acción inhibidora delCO2 sería el desplazamiento de las moléculas de O2 en elinterior celular. Una rápida penetración de este gas en lacélula y la alteración de las características de la membranacelular son mecanismos aún poco claros. Otros investigadoresplantean un mecanismo metabólico donde el CO2dentro de la célula tendría un efecto negativo sobre variasenzimas y rutas bioquímicas. La eficiencia del CO2 generalmenteaumenta con la concentración, aunque con altascantidades mayores a 20 % algunos microorganismospatógenos anaeróbicos como Clostridium botulinum puedenseguir multiplicándose. Este riesgo debe minimizarsecon una correcta higienización y control de la temperatura(Daniels, Krishnamurthi y Rizvi, 1985).

Los microorganismos difieren en su sensibilidad al EAM.Con bajo O2 (1 %), en general se obtiene un pequeño efectosobre el crecimiento de hongos y bacterias. En cambio,concentraciones de 5 a 10 % de CO2 suelen tener efectoantimicrobiano. Además, con alto CO2 se puede afectarindirectamente el crecimiento microbiano al retardar el deteriorode los órganos vegetales (ablandamiento y cambiosen la composición química). Las bacterias Gram-negativasson muy sensibles al CO2 mientras que las ácido lácticasy anaerobias son bastante resistentes a este gas (Barrigaet al., 1991). Los recuentos totales en mezclas de lechuga,zanahoria y repollo, comercializadas en restaurantesy supermercados, se incrementaron desde un valor inicialde 5,2 hasta 7,1 unidades logarítmicas de UFC/g, despuésde 10 días a 5 ºC (López-Gálvez et al., 1997).

Métodos para generar el envasado en atmósferamodificada

Existen dos sistemas para realizar un EAM, el pasivo yel activo:

Envasado en atmósfera modificada pasiva. Dentro de unenvase plástico sellado herméticamente puede obtenerseuna atmósfera apropiada, cuando la permeabilidad de lapelícula a los gases sea la correcta, por medio del consumode O2 y la producción de CO2 originado por larespiración del órgano vegetal.

Envasado en atmósfera modificada activa. Se puede realizarmediante un ligero vacío o por el reemplazo parcialde la atmósfera en el interior del envase con una mezclagaseosa deseada o mediante la inyección de N2. Estamezcla puede ser adicionalmente ajustada medianteabsorbedores de gases (O2, CO2 y C2H4) ubicados dentrodel envase. Aunque esta técnica implica un costo adicional,es más recomendada por alcanzar rápidamente laatmósfera deseada.

Películas plásticas para el envasado en atmósferamodificada

Aunque existen muchas películas plásticas disponiblespara este propósito, debido a sus características de permeabilidada los gases, relativamente pocas han sido utilizadasen el EAM de productos frescos. Normalmente, lasconcentraciones de O2 deben reducirse desde 21 % hasta2 % y las de CO2 tienen que incrementarse desde 0,03 %hasta un límite de 15 a 20 %. Los polímeros utilizados paraconfeccionar los envases poseen una permeabilidad al CO2que suele ser de 3 a 5 veces mayor a la del O2 (Cuadro 1).

Cuadro 1 Permeabilidad de diferentes polímeros plásticos al vapor de H2O, O2 y CO2. Los valores corresponden auna película de 25 μm a presión atmosférica y 0 ºC. 

La mayoría de los materiales de envasado que poseenunas características de permeabilidad a los gases adecuadaspresentan muy baja permeabilidad al vapor de agua.Esto puede ser un factor limitante, puesto que en la mayoríade los envases la HR que se alcanza es muy alta (≥ 95 %).

Películas plásticas microperforadas

Las películas plásticas microperforadas son utilizadaspara generar atmósferas modificadas con productos queposeen una elevada tasa respiratoria tales como las flores ylos productos de IV gama (González et al., 2008). Cuandose practican estas perforaciones el intercambio gaseosovaría significativamente en comparación con una películaplástica convencional sin perforaciones (Oliveira et al., 1998).La difusión del O2 y el CO2 a través del aire es de 8,5 a 1,5millones de veces más alta que a través de una película depolietileno de baja densidad. Estos cambios en la difusiónsignifican que los intercambios gaseosos ocurren principalmentea través de las microperforaciones. En una películamicroperforada la relación de permeabilidad entre CO2 y O2(β) es cercana a la unidad (Brody, 2005) a diferencia deuna sin perforar donde es de 3 a 5.

Durante los últimos años se han realizado la mayoría delos avances en películas plásticas y se esperan nuevaspropuestas en un futuro cercano a nivel de fabricación, costosy bio-degradabilidad relacionadas con las mismas.Alguna de las nuevas películas desarrolladas buscan cambiarde permeabilidad en función de la temperatura, incrementarla difusión de gases mediante microperforaciones,mejores propiedades mecánicas, de impresión, integridaddel sellado y la posibilidad de volver a sellar una bolsa,claridad, y características anti-vaho. Algunas aplicacionescontrolan las difusiones dentro y fuera del envase a travésde una membrana o parche con una tasa específica detransmisión de gases tal como ocurre en la actualidad conFreshHold. Además, se pueden mencionar las membranasque responden a los cambios de temperatura desarrolladaspor Landec Corporation (http://www.landec.com).

Otras alternativas son las películas absorbentes que puedenser empleadas para eliminar malos olores, etileno uotros gases. Los biosensores para detectar etanol o etilacetato (como indicadores de metabolismo fermentativo)están siendo desarrollados para potenciar su uso en productosenvasados con un mecanismo de abertura que permitala entrada de O2 al interior del envase en caso deanaerobiosis.

Agradecimientos:

Se agradece a la Red CYTED HORTYFRESCO(113RT0480) y a CONICYT (Chile).

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Recibido: 10 de Junio de 2015; Aprobado: 01 de Septiembre de 2017

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