Nemikrobiologicheskie factores que afectan a la calidad y seguridad de los productos alimenticios

GM Brown y MN Hall, Campden y Chorleywood Asociación de Investigación de Alimentos

9.1Introducción

A medida que el mercado de productos refrigerados se ha expandido y se ha vuelto más competitivo, los requisitos de diversidad, calidad y vida útil han aumentado. Para cumplir estos requisitos con la mayor responsabilidad, manteniendo la seguridad mientras se mantiene la rentabilidad, es necesario comprender y tener en cuenta los factores que afectan la seguridad y la calidad del producto. Si confía en esta comprensión y conocimiento, se pueden evitar muchos problemas utilizando el enfoque formalizado HACCP para determinar los puntos críticos de control que afectan la calidad y la seguridad y predecir de manera realista la vida útil. La consideración de estas cuestiones en la fase inicial del desarrollo del producto maximiza la probabilidad de obtener un producto que cumpla las expectativas del consumidor y tenga la competitividad necesaria. La comida es probablemente la sustancia más compleja desde el punto de vista químico con la que la mayoría de la gente se encuentra. En los alimentos vegetales naturales, hay más de medio millón de compuestos, además, como resultado del procesamiento, cocción y almacenamiento de productos alimenticios, el número de compuestos aumenta debido a la formación de nuevos compuestos. Estos compuestos dependen de la apariencia, aroma, textura y valor nutricional de la comida (calidad), así como sus efectos fisiológicos (seguridad).

Los factores no microbiológicos que afectan la calidad y seguridad de los productos refrigerados pueden dividirse en químicos, bioquímicos y fisicoquímicos. Cada uno de ellos depende de las propiedades del producto (por ejemplo, pH y actividad del agua) y de las condiciones en que se almacena (por ejemplo, temperatura y ambiente del gas).

Para lograr una alta calidad, la atención a la elección de las materias primas es de primordial importancia, ya que el procesamiento posterior no puede compensar la mala calidad de las materias primas. Esto es especialmente cierto para los productos refrigerados, para los que la sensación de "frescura" es uno de los criterios más importantes en la compra.

Los factores químicos, bioquímicos y físico-químicos raramente actúan de forma independiente, pero esta división de factores en grupos crea una base conveniente para la discusión. Estos factores no siempre son perjudiciales, y en algunos casos son necesarios para desarrollar las propiedades deseadas del producto. A continuación presentaremos algunas características de las reacciones químicas, bioquímicas y físico-químicas y daremos ejemplos característicos de los productos refrigerados.

Características de las reacciones químicas

Las reacciones químicas se producen si los reactivos están disponibles en la forma apropiada y si se supera el umbral energético de activación de la reacción. La presencia de catalizadores inorgánicos reduce el umbral energético de activación y conduce a una reacción que no habría tenido lugar sin ellos. La velocidad de reacción depende de la concentración de reactivos y de la temperatura. El aumento de temperatura acelera el movimiento aleatorio de las moléculas de los reactivos, lo que aumenta la probabilidad de su contacto. Normalmente se supone que para cada aumento de temperatura de 10 ° C la velocidad de reacción se duplica.

Reacciones químicas importantes en productos refrigerados

Oxidación de lípidos

La oxidación de los lípidos es una de las principales causas de deterioro en la calidad de la carne y los productos cárnicos. La carne hervida y las aves de corral adquieren rápidamente un característico sabor / olor oxidado, llamado en el trabajo [107] calentado (WOF, Warmed Over Flavor). Mejor descrito como sabor / olor, asociado con la carne calentado reutilizable, y se describe como tal para el análisis sensorial por los expertos en la carne libre de especificación cocido se calienta después del almacenamiento en frío [19, 62]. Además, la descripción se ha realizado para WOF en cerdo [15] y la carne de pollo [16], los diccionarios de terminología se han establecido para el análisis sensorial que comprende términos 16 y 18 respectivamente. La carne cocinada se almacena a temperaturas de almacenamiento en frío, el sabor oxidado rancio se vuelve más notable después de un corto período de tiempo (dentro de dos días), que difiere de la aparición lenta de sabor rancio durante el almacenamiento en estado de congelación (durante la semana) [80]. Aunque se cree que WOFpoyavlyaetsya sólo la carne cocinada, hay pruebas de que aparezca como rápidamente en martillo de carne cruda en el aire [35,92] y reestructurado productos de carne fresca, como resultado de la interrupción del tejido y expuesto al oxígeno [34]. Sin embargo, el valor de la aparición del sabor aumentado con la llegada y expansión, mercados tratadas con calor de productos para los productores de alimentos, y la refrigeración - como comidas preparadas a partir del producto semi-acabado congelado (por ejemplo, papel de aluminio), la restauración de los pasajeros de vuelo y para expresar restaurantes En tales casos, el consumidor espera el sabor de un producto recién preparado. El desarrollo y el funcionamiento exitoso del sector de la comida rápida y de los alimentos cocidos y refrigerados dependerá, en cierta medida, de la capacidad de los productores para superar la aparición de la WOF.

Durante mucho tiempo la principal razón para la aparición de WOF es la oxidación de los lípidos. Esto es apoyado por estudios que muestran la relación WOF, determinado organolépticamente [61], con mediciones de tiobarbitúrico (TEA) (indicador de la peroxidación de lípidos) [42,44,100] y la identificación de sustancias volátiles, producido a partir de las muestras de carne espacio de cabeza [3, 20,90]. Como en otros casos oxidativo rancidez de proceso de oxidación de lípidos conduce a la formación de una pluralidad de diferentes compuestos, algunos de los cuales hacen diferentes contribuciones a la formación de sabor indeseable y olores asociados con la rancidez. Por lo tanto, existe una discrepancia entre los resultados de las mediciones de los parámetros químicos y la evaluación organoléptica de la rancidez.

La reactividad de los lípidos alimentarios depende del grado de insaturación de sus ácidos grasos, de su disponibilidad y de la presencia de activadores o inhibidores. La composición de la grasa en la carne está determinada por una serie de factores, incluyendo la nutrición del animal y el tipo de grasa. Los lípidos se encuentran principalmente en las reservas de grasa (tejido adiposo) o en las membranas celulares en forma de fosfolípidos. Cuando se trata térmicamente, los fosfolípidos insaturados, a diferencia de los triglicéridos almacenados, se vuelven más propensos a la oxidación como resultado de la destrucción y deshidratación de las membranas celulares. Un mayor nivel de insaturación de ácidos grasos en fosfolípidos contribuye a su oxidación más rápida [43]. Se muestra el papel de los fosfolípidos en la formación de WOF [41] y sustancias reactivas al TEA [83,89].

En general se reconoce que la auto-oxidación de los lípidos incluye la reacción de radicales libres de la cadena (Fig. 9.1), el iniciado por móvil mediante la eliminación de un átomo de hidrógeno a partir de su posición en un lípido (RH) para formar un radicales lipídicos (R *) (iniciación). La reacción con oxígeno da radicales peróxido (ROO *), seguido de la separación de otro átomo de hidrógeno de la molécula lipídica. Se forman hidroperóxido (ROOH) y otros radicales libres (R *), capaces de mantener la reacción en cadena (desarrollo). La descomposición de hidroperóxidos incluye otros mecanismos asociados con radicales libres y la formación de productos que no son radicales, incluyendo compuestos aromáticos volátiles.

A pesar de los esfuerzos de los investigadores, el mecanismo de disparo que conduce a la formación de radicales lipídicos (alquilo o alílico) (R *) en la carne, aún no está claro.Reacción en Cadena de Radicales Libres

La Fig. 9.1. Reacción en Cadena de Radicales Libres

Se ha establecido la participación del hierro [73], pero además se han propuesto otros mecanismos que no están apoyados por evidencia innegable [5].

La velocidad de formación de radicales libres aumenta en presencia de catalizadores metálicos. En el caso de olor calentamiento en una carne procesada térmicamente muestra que acelerar la oxidación como iones y hemoproteínas de hierro libre, incluyendo metamioglobina en presencia de peróxido de hidrógeno [5]. Se sabe que la presencia de hierro libre aumenta como resultado del tratamiento térmico [42], ya que las hemoproteínas se descomponen y liberan hierro libre. La cantidad de hierro liberado depende de la velocidad de calentamiento y de la temperatura final, y por lo tanto del método de calentamiento. comunicados de calentamiento lento de hierro más libre que rápido - carne freír o languidez lo distingue más de las corrientes de calentamiento de ultra alta frecuencia (microondas) [94].

medidas de prevención WOF se consideraron en [80]. El método utilizado es a menudo limitada por los requisitos del producto final. antioxidantes fenólicos tales como BHA VNTI mal efecto en el caso de piezas enteras de carne [115], y más adecuado para los productos de carne picada, ya que se pueden conseguir una distribución más uniforme del antioxidante. Sobrecalentamiento o tratamiento en autoclave conduce a la formación de carne en compuestos que tienen actividad antioxidante (productos de reacción de Maillard). Estos compuestos pueden ser adecuados para los productos conservados en latas, pero a menudo conducir al hecho de que el producto adquiere características que impiden su percepción como un fresco, que es necesario para muchos productos alimenticios. Tales sustancias se pueden añadir a la carne, sino que está conectado con las mismas limitaciones que en el caso de antioxidantes artificiales. La reducción de WOF también se logra mediante el uso de la vitamina E (tocoferol). En el trabajo [53] muestra que la adición de alfa-tocoferol a la carne de cerdo cocida reduce la oxidación de lípidos y WOF. Problemas con el logro de una adecuada distribución de los antioxidantes en la carne podrían superarse mediante la introducción de los suplementos de vitamina E en la alimentación animal. Se muestra que la adición de acetato de alfa-tocoferol en pollos de carne dieta conejos [60] y (pollos de engorde) [79] condujo a un aumento en el tejido muscular y redujo el desarrollo WOF. Estudios de antioxidantes naturales presentes en verduras, ha mostrado algún efecto de la utilización de un extracto de verde (inmaduro), pimiento, cebolla y patata peelings [84], hierbas y especias, especialmente romero, salvia, mejorana [37] y los clavos [50]. Los datos sobre la eficacia del aceite esencial de romero como un oxidante en la carne más allá del tratamiento térmico es controversial, aunque la [75] indicó que el aceite esencial de romero y tripolifosfato de sodio a prevenir eficazmente WOF en carne asada. Las albóndigas de carne de cerdo pre-cocidos tratados romero y se almacenaron a 4 ° C para 48 h, hubo oxida gustos como ocurre en las muestras de control [55], y rescatados filetes con aceite esencial de romero, almacenada bajo refrigeración, mejora sustancial en comparación con las muestras de control no sucedió [102].

Nitrito añadió en el rango de ppm 50-200 - es un inhibidor eficaz de WOF [18,92]. Nitrito y hemoproteínas forman nitrozilgemohroma complejos nitrozilmiohroma y en el que el hierro se estabiliza por el óxido nítrico de unión con el anillo de porfirina (Fig. 9.2). Sin embargo, la tinción rosa de la carne puede ser no-Nitrosil myoglobina. Mioglobina con ligando de nitrito

La Fig. 9.2. Nitrosil myoglobina. Mioglobina con ligando de nitrito

dativo; las razones para la aparición de color rosa en la carne no tratada después del tratamiento térmico se discuten más adelante en este capítulo. La eficacia del pirofosfato, tripolifosfato y hexametafosfato, que forman quelatos con iones metálicos, especialmente iones de hierro acelerar la oxidación, se muestra en [107] de carne de cerdo. Luego se confirmó la carne picada [92], los filetes picados [68] y la carne de pollo en masa y en pan rallado [12]. Los fosfatos en combinación con ácido ascórbico pueden producir un efecto sinérgico (sinérgico), de modo que la carne de cerdo molida tratada térmicamente estaba protegido de la oxidación de lípidos al día 35 en 4 ° C [97].

Un enfoque alternativo es proteger la carne contra la oxidación. Esto puede lograrse creando una barrera de oxígeno con salsa o salsa, que se puede aplicar en el momento de la preparación o durante el almacenamiento posterior. Este principio ha sido demostrada por comparación de la vida útil de la carne congelada con la misma vida útil de la carne, el tratamiento térmico, salsa sin recubrir [25]. Calor tratado y salsa de carne de cerdo recubierta se pueden almacenar a -18 ° C durante semanas 100 y carne de cerdo almacenados sin roux no era adecuado para el consumo después de semanas 22.

El envasado en un medio gaseoso controlado para reducir el WOF se aplicó a productos de pavo precocido, cerdo y cerdo. Aunque los productos almacenados en una atmósfera de nitrógeno y dióxido de carbono fueron menos "oxidada" de los datos almacenados en aire convencional, el envasado al vacío fue el más eficaz [51,76]. El documento [99] analiza los beneficios potenciales del envasado en el CSG para productos listos para el consumo cocidos y enfriados. También es útil la protección contra la oxidación durante el tratamiento térmico. El tratamiento térmico y el posterior almacenamiento de pechugas de pollo en un valor reducido atmósfera de nitrógeno TEA y evaluación organoléptica (SCOR) para la intensidad WOF en comparación con el producto de control, preparado en el aire y se almacenan en nitrógeno o en aire (Fig. 9.3).

La autooxidación o rancidez oxidativa no se limita en modo alguno a la carne y los productos cárnicos. Los productos lácteos y los pescados grasos también son altamente susceptibles a ellos. La migración de cobre a la crema cuando el aceite se derriba puede causar una secuencia de reacciones de oxidación que causan un deterioro rápido del sabor. Suero de mantequilla contiene una gran cantidad de fosfolípidos insaturados, especialmente fosfatidil etanolamina que se puede unir iones metálicos, la aceleración de la oxidación y la presencia de complejo de metal-fosfolípido en el aceite-agua facilita la formación de hidroperóxidos de lípidos.

El aceite de pescado contiene un gran número de ácidos grasos n-3-poliinsaturados, que son propensos a la oxidación por el oxígeno atmosférico, lo que conduce a la descomposición. A pesar de este sabor de rancidez, parece afectar sólo a la aceptabilidad de especies más grasas, como la trucha, la sardina, el arenque y la caballa; la trucha y la caballa eviscerada se oxidan a temperaturas superiores a 0 ° C, y el arenque permanece relativamente "ileso". En el trabajo [17] se sugirió que en los lípidos oxidados de pescado se unen a complejos de lípido-proteína, y no forman compuestos de carbonilo, causando sabor rancio. Los complejos de lípidos y proteínas son también una de las razones de la rigidez de la textura que aparece en los peces mal almacenados. La demanda de oxígeno de microorganismos y enzimas (diferentes dependiendo de la especie) también puede determinar la cantidad de oxígeno que va a la autooxidación. Los datos sobre la actividad de lipoxigenasa en tejido de piel de trucha sugieren que es posible iniciar la oxidación de lípidos proporcionando una fuenteInfluencia del medio gaseoso en la preparación y almacenamiento de pechugas de pollo en el desarrollo de ZVOF

La Fig. 9.3. La influencia del medio gaseoso en la preparación y almacenamiento de pechugas de pollo en el desarrollo de VOF

radicales iniciadores [31]. La estimación del grado de efecto de la oxidación sobre la calidad del pescado se complica por el hecho de que muchos productos transportados en la red de distribución refrigerada se pre-congelan para eliminar la influencia de la estacionalidad del suministro (especialmente en el arenque).

Pintura de productos cárnicos en color rosa

Cambiar el color de los alimentos es un problema común que puede tomar diversas formas y estar asociado con una amplia gama de reacciones químicas. El oscurecimiento bioquímico o enzimático (la adquisición de un tono marrón dorado) se discute a continuación. Colorear el color rosa de la carne que se ha cocinado es un problema de larga data y muy común que afecta a la producción, venta al por menor, servicio y hogar. A menudo, esta carne de color se percibe como poco cocida. El problema es especialmente notable en el caso de carne en rodajas, alimentos fritos batidos, pasteles con carne y guisos. Varias razones para la aparición de color rosa se revelan, que se dan en la Tabla. 9.1, indicando el tipo de pigmento, que se cree está asociado con la tinción. En el trabajo [67] se consideran las razones de la coloración en un color rosa de la carne pasada de una carne blanca y los factores que influyen en esta coloración.

La mioglobina es una proteína monómera de gemas esféricas que se encuentra en todos los vertebrados, que junto con la hemoglobina da a la carne un color rojo. La cantidad de mioglobina es diferente dependiendo del tipo de animal y tejido, y, además, depende de una variedad de factores ambientales. Como se muestra en la Tabla. 9.1, la mioglobina puede estar presente en varias formas, algunas de las cuales pueden impartir un color de la carne residual de color rojo o rosa incluso después del tratamiento térmico. Un trabajo reciente ha demostrado que más 80% de los casos la tinción de rosa de color debido nitrosomioglobina, formado debido a las impurezas de nitrato y su posterior reducción a nitrito bacteriana [13].

Características de las reacciones bioquímicas

Las reacciones bioquímicas son catalizadas por proteínas especiales - enzimas. Estos son catalizadores muy especializados y eficaces que reducen el umbral de activación, de modo que la velocidad de reacción de las reacciones termodinámicamente posibles aumenta dramáticamente. La especificidad de las enzimas para determinadas sustancias en sus nombres indicado en general mediante la adición de un sufijo al nombre -asa sustancia sobre la que actúa la enzima, por ejemplo, actos de lipasa sobre los lípidos en las proteínas de la proteasa (proteínas). La actividad catalítica de las enzimas depende en gran medida de la estructura de la proteína, mientras que muchas reacciones particulares catalizadas por enzimas, debido a las influencias ambientales locales. El calor, la acidez extrema o alcalinidad y una gran fuerza iónica pueden desnaturalizar la enzima, causando daño o pérdida de actividad. Inhibidores y activadores de enzimas que los unen de forma reversible o

Tabla 9.1. Tipos de pigmentos y causas que causan tinción de la carne

productos en color rosa (por [13])

Tipo de pigmentoCausa de la tinción rosada

Oxymyoglobin

Nitrosomioglobina

Carboxymyoglobin La mioglobina desnaturalizada reconstituida

Procesado a baja temperatura

Contaminación con nitritos directamente o con nitratos reducidos; óxidos de nitrógeno en los hornos

Monóxido de carbono en los hornos; irradiación gamma

Alto pH, procesamiento lento, mucha sal y disponibilidad

reductores

irreversiblemente, puede actuar, causando cambios en la estructura o actuando directamente en el sitio activo.

La temperatura a la que tiene lugar la desnaturalización refleja a menudo las condiciones ambientales en las que actúa habitualmente la enzima. Para la mayoría de las enzimas de animales de sangre caliente, la desnaturalización comienza a una temperatura de alrededor de 45 ° C, y alrededor de 55 ° C, la desnaturalización rápida priva a la enzima de la función catalítica; las enzimas de frutas y hortalizas son normalmente desnaturalizadas a temperaturas más altas (70-80 ° C); Algunas enzimas de microorganismos (por ejemplo, lipasas y proteasas) pueden soportar temperaturas superiores a 100 ° C [23].

En una célula viva, las enzimas catalizan una variedad de reacciones, que en conjunto representan un metabolismo (metabolismo). En el entorno celular, el control y la coordinación de la actividad enzimática se logra a través de mecanismos de retroalimentación y compartimentación. La destrucción que se produce durante el sacrificio del ganado o en la recolección puede requerir tomar medidas para prevenir la acción posterior de las enzimas (un buen ejemplo es el blanqueo de verduras). actividad de la enzima se puede mejorar si mejoran la calidad de los productos como en el caso de la carne acondicionado, en el que la actividad de la proteasa se utiliza para la destrucción de las fibras musculares para manifestaciones más completas sabor y suavidad.

reacciones velocidad catalizadas por enzimas, aumenta al aumentar la concentración de sustrato, pero sólo hasta un cierto límite (actividad máxima), en el que la enzima está saturado con sustrato. Un aumento adicional de la concentración de sustrato no aumentan la velocidad de reacción, que aumenta con la temperatura (así como en las reacciones químicas) a una temperatura óptima para la actividad. A temperaturas superiores a esta, la enzima proteica se desnaturaliza y pierde su actividad. A temperaturas de refrigeración, la actividad enzimática en la mayoría de los productos es baja, pero hay ciertas excepciones. Las enzimas de las especies de sangre fría pueden adaptarse y retener la actividad a bajas temperaturas. En la actividad lipasa de bacalao en 0 ° C demuestra el retardo de fase pronunciada antes de alcanzar la actividad máxima, el nivel de actividad se reduce a 0 ° C y aumenta hasta un máximo en -4 ° C.

Las enzimas de diferentes fuentes, que catalizan la conversión de los mismos sustratos en los mismos productos de reacción pueden tener diferentes velocidades de reacción, el pH o la temperatura óptimos, dependiendo de su origen. La vida útil de ensalada refrigerada con pasta que consiste en pasta cocida, cebolla, pimiento rojo y verde, el pepino, maíz comedor dulce, setas y aderezos de vinagre y aceite de oliva, se limita a un cambio en el color de maíz o los hongos (que a su vez marrón), dependiendo de Temperatura de almacenamiento [32]. El almacenamiento a temperaturas de entre la lechuga y 2 15 ° C mostró que las características de temperatura de reacciones de pardeamiento (probablemente catalizada por la enzima polifenol oxidasa) eran muy diferentes de los hongos y el maíz (Fig. 9.4).

En los hongos, la velocidad de la reacción de oscurecimiento fue menos dependiente de la temperatura que la reacción en el maíz, de modo que a temperaturas más altas, la vida útil de la lechuga se limitó al oscurecimiento del maíz ya temperaturas más bajas, oscurecimiento de los hongos. Para evitar tales cambios o para predecir la vida de almacenamiento en función de la temperatura, deben conocerse las propiedades de las reacciones que causan estos cambios en el aspecto.

Las enzimas en un producto alimenticio pueden ser endógenas, es decir, presentes en estado natural en los tejidos de una planta o animal. Esta categoría incluye cientos de enzimas, aunque no todas afectan significativamente a la calidad del producto. Las enzimas exógenas pueden ser añadidos por el fabricante para realizar una función específica, como la papaína - para ablandar la carne, proteasas - para la maduración de queso o naringinaza - La eliminación de la amargura de los zumos de cítricos, especialmente el zumo de pomelo. Las enzimas pueden estar presentes como resultado de la contaminación al migrar de un producto a otro cuando entran en contacto. Un ejemplo es la migración de las lipasas neblanshirovannogo pimienta, pizza ubicado en, en el queso, en el que la presencia de la respectiva lipólisis de triglicéridos se produce resultante sabor jabonosa. La contaminación también se puede producir enzimas extracelulares a partir de microorganismos (proteasas y lipasas por ejemplo), en el que el microorganismo por tratamiento térmico puede ser destruido y la resistentes a ella enzima, puede ser mantenida.Cambios organolépticos en la ensalada de pasta

La Fig. 9.4. Cambios organolépticos en la ensalada de pasta con un condimento de vinagre y aceite de oliva, almacenado en una forma enfriada. Por [32]

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