En este post, queremos compartir contigo el artículo que ha escrito, a modo de resumen de su estudio, la ganadora de los HPP Research Awards 2024, Meghan McGillin. El estudio tiene como título «Enfoques innovadores en Seguridad Alimentaria: Uso de cultivos protectores y el procesado mediante alta presión (HPP)».
Desde Hiperbaric nos sentimos orgullosos de que con este tipo de iniciativas se pueda dar más visibilidad a estudios tan interesantes como este y agradecemos a todos los participantes su esfuerzo y dedicación.
Sin más preámbulos, os dejamos con el fascinante estudio de Meghan. Esperamos que os resulte tan interesante como a nosotros.
Enfoques innovadores en Seguridad Alimentaria: Uso de cultivos protectores y el procesado mediante alta presión (HPP)
El estudio introduce la tecnología HPP dentro de las tres grandes tendencias que conforman el futuro de nuestro sistema alimentario:
- Mayor reconocimiento del papel de la alimentación en la salud
- La creciente demanda de métodos de conservación con etiqueta limpia
- Una comprensión holística del papel de los microbios en la salud humana y la seguridad alimentaria.
En concreto, la investigación presenta una validación conceptual de un sistema de encapsulación para productos HPP que contienen cultivos liofilizados.
Cultivos protectores
Aunque este sistema de prueba es aplicable a todos los cultivos bacterianos liofilizados, el hecho de utilizar cultivos protectores disponibles en el mercado refuerza la seguridad alimentaria de los productos tratados con HPP, al mismo tiempo que mantiene el atractivo de una etiqueta limpia y un procesamiento mínimo.
Los cultivos protectores son una técnica de bioconservación basada en el uso de microbios vivos para combatir los agentes patógenos y deteriorantes transmitidos por los alimentos.
Se trata de una asociación microbiana con las bacterias «buenas» para combatir los microbios indeseables, ya sea desplazándolos, compitiendo con ellos por los nutrientes o eliminándolos mediante la producción de metabolitos antimicrobianos.
Las cepas protectoras utilizadas en este estudio inhiben los mohos y las levaduras en los productos lácteos mediante la producción de ácido.
Este tipo de enfoque de la seguridad alimentaria representa un importante cambio de paradigma en la microbiología alimentaria moderna.
Los cultivos protectores cuestionan la visión tradicional de que los microbios son meras fuentes de deterioro o enfermedad.
En este sentido, los cultivos protectores coinciden con dos tendencias clave de la industria alimentaria:
- La creciente aceptación pública de los microorganismos beneficiosos.
- La demanda de alimentos mínimamente procesados y con etiqueta limpia.
High-Pressure Processing (HPP)
Al igual que los cultivos protectores, la HPP es otra técnica de conservación alternativa de etiquetado limpio.
La tecnología HPP inactiva los microbios sometiéndolos a niveles de alta presión (100-600 MPa), lo que prolonga la vida útil de los productos alimentarios sin afectar a su aspecto «fresco» ni a sus atributos sensoriales.
Limitaciones microbianas de la HPP
A pesar de sus ventajas, la tecnología HPP plantea retos para los alimentos que contienen cultivos activos deseables, como los cultivos protectores o el yogur probiótico.
Por el contrario, las bacterias formadoras de esporas pueden sobrevivir al tratamiento HPP, lo que resulta problemático para alimentos poco ácidos como la leche y el hummus, donde el patógeno formador de esporas, Clostridium botulinum, se convierte en un problema de seguridad.
Una solución innovadora: liofilización y encapsulación con manteca de cacao
Para abordar este problema, se desarrolla un sistema de encapsulación con manteca de cacao que permite la supervivencia selectiva de cultivos deseables (es decir, cultivos protectores) durante la HPP.
El papel de los cultivos liofilizados
El estado liofilizado es una parte importante de esta ecuación.
La liofilización reduce el contenido de agua de las células, haciéndolas metabólicamente inactivas y aumentando su tolerancia a condiciones de estrés, de forma similar a como se protegen las esporas.
Teniendo en cuenta este estado similar entre las esporas y los cultivos liofilizados, se plantea la hipótesis de que el mecanismo de protección que permitía a las esporas sobrevivir a la HPP podría aplicarse también a las células liofilizadas.
Se estaba en lo cierto. Cuando se sometieron los cultivos liofilizados a HPP, un gran número de ellos sobrevivió al tratamiento.
En cambio, cuando se rehidrataron los cultivos antes de la HPP, devolviéndolos a su estado activo, no sobrevivieron, lo que demostró el efecto protector de la liofilización.
El proceso de encapsulación
Aunque prometedor, esto no funcionaría en alimentos con alto contenido en humedad porque, como se ha demostrado anteriormente, los cultivos rehidratados recuperan la sensibilidad a la HPP.
Para que esto funcione en algo como la leche, se necesitaba un sistema de encapsulación que los mantuviera secos antes y durante la HPP, pero que les permitiese rehidratarse después.
Aquí es donde la manteca de cacao entra en la ecuación.
Mediante un homogeneizador, se incorporaron los cultivos liofilizados a una matriz lipídica sólida. Se utilizó un diseño de superficie de respuesta (RSM) para optimizar el proceso de encapsulación, asegurándose de que no afectaba significativamente a la viabilidad de las células.
Viabilidad y actividad
La siguiente pregunta era: ¿la manteca de cacao previene con éxito la migración de la humedad e impide la rehidratación de nuestras células?
Para responder a esta pregunta, se almacenaron los cultivos encapsulados en un líquido antes de la HPP y se midieron sus recuentos post-HPP (viabilidad) y su actividad de acidificación.
Incluso cuando se almacenaron en líquido durante 24 horas antes del tratamiento, se comprobó que los cultivos encapsulados mantenían una viabilidad y una actividad elevadas tras el tratamiento HPP.
Los cultivos encapsulados también conservaron su capacidad de acidificación, lo que resulta prometedor para combatir a C. botulinum y ampliar el potencial de las HPP en los alimentos fermentados.
Conclusiones y perspectiva de futuro
Volviendo a la pregunta principal de este trabajo: ¿Cómo superar los desafíos microbianos en las HPP?
Este trabajo demuestra que, aprovechando los cultivos protectores liofilizados y la manteca de cacao, podemos añadir una segunda barrera necesaria para controlar los patógenos formadores de esporas, mejorando así la seguridad alimentaria de las HPP, manteniendo su atractivo de etiqueta limpia y ampliando su aplicación en alimentos poco ácidos.
De forma más general, se ha desarrollado un sistema que integra cultivos funcionales en alimentos tratados con HPP sin comprometer su viabilidad o actividad, ampliando las aplicaciones de la tecnología HPP dentro de los alimentos probióticos y fermentados, los cuales desempeñan un papel importante en el ámbito de la alimentación saludable.
En conjunto, este trabajo tiende un puente entre la HPP y las tres tendencias principales e interrelacionadas que configuran nuestra industria alimentaria: el mayor valor de las dietas saludables, la demanda de métodos de conservación de etiqueta limpia y la mayor apreciación de los sistemas microbianos.
Si estás interesado en saber más sobre el estudio de Meghan McGillin, puedes ver aquí la sesión completa de su exposición en la HPP Innovation Week 2024.
