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TECNOCIENCIA CHIHUAHUA, Vol. XV (2) e 829 (2021)
https://vocero.uach.mx/index.php/tecnociencia
ISSN-e: 2683-3360
Artículo de Revisión
Tecnologías emergentes no térmicas para la
conservación de carne fresca y productos cárnicos
Non-thermal emerging technologies for the preservation of fresh meat
and meat products
*Correspondencia: igarciag@uach.mx (García-Galicia Iván Adrián)
DOI: https://doi.org/10.54167/tecnociencia.v15i2.829
Recibido: 02 de agosto de 2021; Aceptado: 09 de noviembre de 2021
Publicado por la Universidad Autónoma de Chihuahua, a través de la Dirección de Investigación y Posgrado.
Resumen
La búsqueda por una mejor conservación de la carne y sus productos es una constante dentro de la
industria alimentaria. Dentro de los procesos de conservación, la descontaminación de
microorganismos es una de las áreas en la que más se ha enfocado la investigación, el desarrollo y
la innovación de metodologías, ya sea por un beneficio al producto alimenticio durante su
almacenamiento, procesamiento o vida de anaquel, o por una reducción a problemas de salud en el
consumidor causados por posible contaminación bacteriana. Existe una gran variedad de
metodologías de conservación que se han desarrollado. Desafortunadamente, la mayoría de ellas
conllevan alteraciones estructurales, nutricionales o sensoriales indeseables, sobre todo aquellos
procesos térmicos que implican alteraciones en la temperatura de la carne o sus productos. En años
recientes se ha puesto especial atención a metodologías de conservación emergentes no térmicas
(Irradiación, luz ultravioleta, ultrasonido, campo de pulsos eléctricos, altas presiones hidrostáticas,
antimicrobianos naturales y tecnologías de barrera), considerando a estas como una alternativa
excelente, dado que no afectan la calidad del alimento. Este documento es una revisión de las
tecnologías emergentes no térmicas aplicadas actualmente en el procesamiento de productos
cárnicos, la combinación de varias de estas tecnologías y la investigación para su potencial
implementación en el futuro.
Palabras clave: calidad de la carne, reducción microbiana, ultrasonido de alta intensidad, vida
de anaquel.
Sergio Díaz-Almanza1, Alma Delia Alarcón-Rojo e Iván Adrián García-Galicia1*
1 Facultad de Zootecnia y Ecología. Universidad Autónoma de Chihuahua. Periférico Fco. R. Almada km 1.
Chihuahua, Chih. C.P. 31453.
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Sergio Díaz-Almanza et al.
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Abstract
The search for better preservation of meat and meat products is a constant within the food
industry. Within the conservation processes, decontamination of microorganisms is the area in
which the research, development and innovation of methodologies has mostly focused, either for a
benefit to the food product during its storage, processing or shelf life, or for a reduction in
consumer health problems. There is a wide variety of conservation methodologies that have been
developed. Unfortunately, most of them involve undesirable structural, nutritional, or sensory
alterations, especially those that involve alterations in the temperature of the meat or its products.
In recent years, special attention has been paid to non-thermal conservation methodologies
(Irradiation, ultraviolet light, high-intensity ultrasound, electric pulse field, high hydrostatic
pressure, natural antimicrobials and Hurdle technology), considering these as an excellent
alternative, since they do not affect the quality of the food. This document is a review of non-
thermal emerging processing technologies commonly applied to meat products, new trends, as
well as the combination of various technologies for future implementation.
Keywords: meat quality, microbial reduction, high-intensity ultrasound, shelf life
1. Introducción
La contaminación física, química y biológica de los alimentos puede causar enfermedades en el
consumidor. La contaminación biológica puede resultar ser la más significativa ya que causa la
mayoría de las enfermedades transmitidas por alimentos a nivel global (Khan et al., 2016). El
procesamiento térmico da como resultado productos con una mayor vida de anaquel debido a su
gran efectividad para la inactivación de microorganismos. Sin embargo, estos pueden tener efectos
adversos sobre las propiedades nutricionales y funcionales de los alimentos. El mayor reto en la
aplicación de tecnologías térmicas es evitar la pérdida de calidad nutricional y conservar la frescura
de los productos (Peña-Gonzalez et al., 2019). En la actualidad existe una creciente concientización
de los consumidores por una vida más saludable, lo que lleva a una mayor demanda de productos
mínimamente procesados, libre de aditivos químicos, listos para consumir, de alta calidad, de
apariencia fresca, con aroma y sabor naturales (Pinton et al., 2019). Sin embargo, los alimentos listos
para consumir son una fuente importante de enfermedades de origen alimenticio. Las tecnologías
no térmicas de procesamiento han surgido a partir de la necesidad de satisfacer esas demandas del
consumidor, sin comprometer la inocuidad alimentaria (Aymerich et al., 2008; Hygreeva y Pandey,
2016).
La carne es un alimento de gran aceptación en México. Además, es nutritiva y con características
organolépticas deseables. Sin embargo, este alimento puede proveer de un excelente ambiente para
la proliferación de microorganismos patógenos y causantes de descomposición. Por ello, las
tecnologías de procesamiento para carne deben reducir el riesgo biológico y al mismo tiempo
conservar las características deseables de contenido nutricional y propiedades organolépticas
(Baños et al., 2012; Hygreeva y Pandey, 2016). Existe un aumento en la demanda de productos
naturales, reducidos en sal, reducidos en grasas o sin conservadores químicos. Para poder cumplir
con estas demandas sin afectar la inocuidad alimentaria, los científicos o tecnólogos de alimentos
investigan, desarrollan e implementan nuevas tecnologías de procesamiento como las tecnologías
no térmicas (Aymerich et al., 2008).
Algunas tecnologías no térmicas consideradas para la implementación a nivel industrial son:
irradiación (gamma, electrones de alta energía y rayos X), luz ultravioleta, campos de pulsos
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Sergio Díaz-Almanza et al.
eléctricos, altas presiones hidrostáticas, antimicrobianos naturales y ultrasonido. Adicionalmente se
ha considerado la utilización de estas tecnologías en combinación con tratamientos térmicos ligeros
tales como: calentamiento óhmico, microondas, radiofrecuencia y vapor, entre otras. A la
combinación de dos o más de estas tecnologías se le llama “Tecnología de Barreras” o Hurdle
technologies, cuyo objetivo es mejorar su efectividad. Estas herramientas alternativas no utilizan
temperaturas elevadas, garantizan la reducción de carga microbiana, conservan una apariencia
natural del alimento, presentan un ahorro de energía y son amigables con el medio ambiente
(Aymerich et al., 2008; Hygreeva y Pandey, 2016).
Este documento es una revisión sistemática y actual del efecto de dichas tecnologías, sobre la
inocuidad alimentaria, las propiedades organolépticas y el contenido nutricional de la carne fresca
y sus productos.
2. Revisión
Irradiación
De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (WHO, 2016) existen dos tipos de radiación,
la no-ionizante y la ionizante. La radiación no ionizante es aquella energía radioactiva que solo
tiene suficiente energía para excitar la materia (Longitud de onda > 100 nm. Baja energía de fotón
<12.4 eV. Campo electromagnético de 1 Hz a 3 x 1015 Hz). Ejemplos de esta radiación son las micro-
ondas, la luz solar, la luz infraroja, etc. Por el contrario, la radiación ionizante es capaz de producir
iones cargados o provocar la ionización de la materia. Esta es una energía liberada por los átomos
en forma de ondas electromagnéticas o partículas. Ejemplos de energía ionizante son; rayos x o
rayos gamma.
La tecnología de irradiación consiste en la descontaminación de alimentos mediante la exposición
del alimento a radiación ionizante contralada con alta precisión por un periodo de tiempo definido.
La cual es generada al retirar un electrón del orbital de un átomo, lo que conlleva a la formación de
iones. Su objetivo es la desnaturalización de los enlaces moleculares del ADN (Ácido
desoxirribonucléico) cromosomal y de la membrana citoplásmica de la célula, causando muerte
celular de microorganismos, insectos u otras plagas y de esta forma alargar la vida en anaquel del
alimento. La efectividad de la irradiación depende principalmente de la cantidad absorbida,
medida en grays (Gy) Existen dos tipos de tratamiento de irradiación en alimentos: pasteurización
por radiación, la cual consiste en la destrucción de microorganismos sin incluir las esporas con
dosis de baja energía (1-10 kGy) y la esterilización por radiación, que consiste en la eliminación de
Clostridium botulinum. Sin embargo, para lograrla es necesaria una cantidad de energía por arriba
de 40 kGy, una cantidad mucho mayor al límite permisible para la irradiación de alimentos que es
de 10 Gy. A esta dosis máxima permisible ocurre un ligero incremento de temperatura cuando es
aplicado en agua (aproximadamente 2.5 °C) por lo que la irradiación es considerada como un
procesamiento no térmico. Adicionalmente, conserva la frescura y características nutricionales y
organolépticos. Sin embargo, en algunos casos se han encontrado efectos negativos en aspectos
sensoriales y color, aunque se pueden reducir al incorporar agentes antioxidantes o mediante la
utilización de empaques activos (Aymerich et al., 2008; Khan et al., 2016).
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Según la literatura, se ha encontrado mayor resistencia a radiación ionizante cuando los
microorganismos se encuentran en gran estrés por inanición, cuando se encuentran en presencia de
monóxido de carbono, de peróxido de hidrógeno, en estrés osmótico, estrés alcalino y estrés
térmico. La efectividad de la irradiación además de la cantidad absorbida, también depende del
tipo, cantidad de energía, tiempo de exposición, la sensibilidad del microorganismo. Además, son
importantes también las características propias del alimento como capacidad de absorción, pH,
temperatura, contenido de grasa, sal, aditivos, actividad de agua, cambios en las propiedades
físicas, químicas y biológicas. Factores ambientales también tiene efecto en la efectividad, tales
como la presencia de oxígeno (Khan et al., 2016).
Dependiendo de su fuente, la irradiación de alimentos se puede producir por tres distintas
técnicas: rayos gamma, electrones de alta energía (e-beam) y rayos X (Khan et al., 2016). A
continuación, se discuten las técnicas mencionadas.
Los rayos gamma son comúnmente generados por la industria mediante el uso de cobalto 60 ya
que produce rayos gamas fuertes además de ser insoluble en agua, aunque también pueden
originarse con cesio 137, los cuales son una fuente de radionucleidos. Los rayos gamma tienen una
alta capacidad de penetración, por lo que es adecuado para el procesamiento de empaques de gran
tamaño. Se conoce que a dosis de hasta 10 kGy no existe ningún efecto adverso, más de 26 países
utilizan esta tecnología no térmica de procesamiento (Huq et al., 2015). Los rayos gamma han sido
utilizados para la reducción de carga microbiana en carne y productos cárnicos, entre los
microorganismos objetivo se encuentran: E. coli, Salmonella spp, Campylobacter spp, Vibrio spp, entre
otros microorganismos patógenos y de deterioro. En la Tabla 1 se muestran las dosis de irradiación
administradas de acuerdo con el producto alimenticio y el microorganismo objetivo (Khan et al.,
2016). Al someter carne de cangrejo a radiación gama a 2, 4 y 6 kGy, se encontró que las dos dosis
más bajas resultaron con mejores condiciones de procesamiento. Esto debido a que estas
presentaron reducciones de 2.1 y 5.35 log en Listeria monocytogenes, sin cambios negativos en color
y textura (Suklim et al., 2014).
Tabla 1.- Dosis de irradiación gamma de acuerdo al microorganismo objetivo y al material biológico.
Table 1.- Gamma irradiation dose according to the target microorganism and the biological material.
Producto alimenticio
Microorganismo objetivo
Dosis (kGy)
Insectos
microorganismos de deterioro
>1
Pollo y sus derivados
Salmonella, Campylobacter
3-4.5 en producto fresco
7 en producto congelado
Carne roja
E. coli O157:H7 entre otros
patógenos
3-4.5 en producto fresco
7 en producto congelado
Ancas de rana
Salmonella
5
Productos sanguíneos
Patógenos y de deterioro
5-10
Mariscos
E. coli, Vibrio spp
1.5-3
Dietas médicas especiales
Patógenos y de deterioro
45
Referencia: IFST 2015.
Los electrones de alta energía son generados mediante aceleradores de electrones industriales y
pueden ser utilizados en pequeñas piezas de alimento para su descontaminación superficial ya que
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Sergio Díaz-Almanza et al.
tiene baja capacidad de penetración. La aplicación de los electrones a una energía de 10 MeV tiene
una profundidad de penetración de aproximadamente 4 cm. Esto debido a que pierde energía
continuamente mediante una serie de interacciones con los orbitales de electrones del medio de
propagación (Aymerich et al., 2008). La aplicación de electrones de alta energía ha sido
ampliamente documentada en superficies cárnicas, con dosis de 103–105 Gy/s. Esta tecnología se
considera con ventajas sobre las otras radiaciones porque es más seguras para el consumidor y se
pueden utilizar mayores dosis para inactivación bacteriana en comparación con rayos gama (Li et
al., 2015). Se ha utilizado con éxito para decontaminación de pollo, res, pescado, carne congelada,
carne refrigerada y canales completas (Kundu, et al., 2014; Li et al., 2015; Arshad et al., 2019).
La irradiación es efectiva en la reducción de carga bacteriana sobre superficies de bacterias totales,
coliformes y Salmonella sp (Li et al., 2015; Arshad et al., 2019). La aplicación de electrones de alta
energía a canales de res mostró una reducción en el conteo de E. coli, con reducción de hasta 4.5 log
CFU/g en los conteos. Mientras que Salmonella sp presentó mayor resistencia en contra de la
irradiación, con una reducción de 1.9 log CFU/g al ser aplicada una dosis de 1 kGy (Kundu et al.,
2014). De manera importante, se resalta que la aplicación de electrones de alta energía, no afecta
parámetros sensoriales, ni genera compuestos indeseables como ácidos grasos trans, en carne de
pato. Aunque se observaron desventajas de su uso, decolorando la carne y promoviendo oxidación
de lípidos (Arshad et al., 2019).
Los rayos X son un tipo de radiación ionizante con la capacidad de pasar a través de materiales de
hasta 40 cm de grosor. Por lo que una ventaja de ellos es que pueden aplicarse a productos cárnicos
empacados, evitando el riesgo de recontaminación. Mientras que su desventaja es que se requiere
de una gran inversión inicial y costos elevados de mantenimiento, así como de un diseño especial
de la planta procesadora para evitar la exposición del personal a los rayos X. De acuerdo con
agencias sanitarias como la Food and Drugs Administration (Estados Unidos), los niveles máximos
de radiación en alimentos no deben exceder el límite de 10 kGy (Ricciardi et al., 2019; FDA, 2020).
Al comparar el efecto de la fuente de la irradiación ionizante (gamma, rayos X y electrones de alta
energía) y la dosis (0, 2.5, 5, 7.5, 10 kGy) sobre propiedades fisicoquímicas, organolépticas y
microbianas en carne para hamburguesa y salchicha a base de carne de puerco, no se encontró
diferencia entre tratamientos en el pH de los productos cárnicos. En el caso de color, los electrones
de alta energía causaron un mayor decremento en el parámetro rojo de la carne para hamburguesa.
Mientras que, en salchichas a base de carne de puerco, los rayos gama causaron decremento. De
igual forma, al aumentar la dosis de rayos gama, se disminuyó el parámetro rojo. No se encontró
diferencia en la aceptabilidad de salchichas sin importar el tratamiento.
En carne para hamburguesa los rayos gamma afectaron negativamente la aceptabilidad general. Se
observó una aceleración en la oxidación lipídica mediante la irradiación. Los electrones de alta
energía causaron la reducción más efectiva en el conteo de bacterias aerobias totales en carne para
hamburguesa. Mientras que en salchichas la exposición a rayos gamma causó la mayor reducción,
siendo más efectiva al aumentar la dosis (Ham et al., 2017).
La irradiación de alimentos a dosis bajas es un método de procesamiento no térmico seguro para el
consumidor, que logra la disminución de microorganismos sin alterar las características
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nutricionales y sensoriales del producto alimenticio. Sin embargo, se presentan retos en la
producción y en el mercado de los productos con tratamiento de irradiación. Uno de esos retos es
el rechazo por parte del consumidor a los productos irradiados, ya que existe falta de información
que resulta en que los consumidores tengan una percepción de riesgo para la salud al consumir
productos irradiados (IFST, 2015).
Luz ultravioleta
La luz ultravioleta (UV) es un tipo de radiación no ionizante, cuyo rango operacional se
encuentra entre los 100 y 400 nm de longitud de onda del espectro electromagnético para el
procesamiento de alimentos. La luz UV puede ser generada por varias fuentes. Las lámparas de
mercurio son ampliamente utilizadas debido al bajo costo y riesgo bajo que representan su
utilización a la salud de los operadores. La aplicación de UV en el alimento tiene como objetivo
reducir la carga microbiana, conservando la calidad fisicoquímica y organoléptica al alargar la vida
en anaquel. Puede ser clasificada en tres grupos de acuerdo con su longitud de onda: UV-A (315-
400 nm), UV-B (280-315 nm) y UV-C (menor de 280 nm) (Loconsole and Santamaria, 2021). La UV-
C es la más utilizado en el área de alimentos debido a que ha demostrado mayor actividad en
contra de microorganismos. De forma más específica, una longitud de onda de 253.7 nm es la que
cuenta con mayor poder letal en microorganismos, debido a que es la longitud de onda en donde
se absorben en mayor cantidad los fotones en el ADN de los microorganismos. Dichos fotones
crean puentes cruzados entre las pirimidinas cercanas de una misma cadena de ADN (Silva et al.,
2015).
La aplicación de UV a los alimentos de manera general consiste en la exposición directa del
alimento a la luz UV. Inicialmente, se utilizó en superficies para procesado de alimentos,
posteriormente en alimentos líquidos y superficies de alimentos sólidos. En la actualidad, con la
utilización de lámparas de gas inerte (i.e. Xenón) que producen pulsos intensos de luz UV que
consisten de radiación electromagnética con ondas en el rango de 100 a 1100 nm (luz visible, UV e
infraroja), también se aplica a alimentos semi- y sólidos (Keklik et. al. 2012).
Se han realizado estudios con aplicación de luz UV en forma de pulsos de aproximadamente 100
µs. Con esta aplicación por pulsos se ha observado resultados más efectivos para la inactivación de
microorganismos. La aplicación de UV-C puede ser utilizada para la diminución de la carga
microbiana de Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes y Salmonella enterica. Un estudio en carne
de rana inicialmente inoculada con S. aureus resultó en una disminución significativa al aplicar el
tratamiento de UV-C a dosis bajas (0.65 mW/s/cm2), medias (1.04 mW/s/cm2) y altas
(1.68 mW/s/cm2), en comparación con la carne de rana sin tratamiento de luz UV, sin diferencias
significativas entre dosis (Silva et al., 2015). Cuando la radiación UV-C fue suministrada en forma
de pulso (1000 pulsos, 200 s, 5.4 J/cm2) a carne de pollo, se encontró una reducción de las células
viables de S. entérica y L. monocytogenes inoculadas en la superficie del pollo de 2–2.4 log10 (N/N0)
UFC/ml, sin tener un efecto significativo en la percepción de las características organolépticas
como; olor, sabor y color (Paskeviciute et al., 2011). Al aplicarse la luz UV-C en salchichas, se
encontró un efecto de inhibición de microorganismos como Salmonella sp y S. aureus. Este efecto fue
más efectivo al combinarse con compuestos como lactato de potasio, diacetato de sodio y éster de
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Sergio Díaz-Almanza et al.
arginato laúrico, sin efectos perjudiciales sobre el color o la textura de las salchichas (Sommers et
al., 2010).
Ultrasonido
El ultrasonido es definido como las ondas sonoras a una frecuencia mayor a la que puede ser
escuchada por el oído humano, correspondiente a frecuencias mayores a 20kHz. El uso de
ultrasonido se puede dividir en dos grandes categorías: ultrasonido de baja intensidad y
ultrasonido de alta intensidad (UAI). En el UAI se utilizan intensidades mayores a 10 W/cm2 y
frecuencias entre 20 kHz y 1000 kHz. En este tipo de ultrasonido (destructivo) el material es
afectado a nivel celular generando daños en micro o macro escala (McClements y Sundaram, 1997).
Los equipos de ultrasonido se encargan de convertir la energía eléctrica a energía mecánica, parte
de la cual se pierde en forma de calor y el resto puede ser aprovechado en el medio. Cuando el
ultrasonido es aplicado en un medio acuoso se genera compresión y rarefacción de las moléculas
generando pequeñas burbujas de vapor que colapsan en implosión liberando energía al medio de
propagación, a este fenómeno se le denomina cavitación. Cuando las burbujas implotan se generan
grandes y veloces cambios localizados de presiones y temperatura. Los efectos de la cavitación
pueden ser físicos (microchorros, turbulencia, ondas de choque, estrés de corte) y químicos
(generación de radicales libres y productos moleculares) (Alarcon-Rojo et al., 2019).
La frecuencia de ultrasonicación es uno de los parámetros responsables del efecto o acción
mecánica del ultrasonido sobre la carne. Al aplicar ondas ultrasónicas con una frecuencia por
debajo de 100 kHz se crean una menor cantidad de burbujas de cavitación, pero de un mayor
tamaño. Las cuales al implotar liberan gran cantidad de energía al medio favoreciendo los efectos
físicos. Al aplicar ondas ultrasónicas con frecuencias mayores a 100 kHz se crean mayor número de
burbujas de cavitación, pero de un menor tamaño, liberando menor energía al medio y generando
radicales libres en el medio. Por lo que estas condiciones de procesamiento favorecen los efectos
químicos de la cavitación (Zupanc et al., 2019). Se han encontrado efectos benéficos al aplicar
ultrasonido a alimentos tales como: promover la transferencia de masa, activación o inhibición de
enzimas, reducción de carga microbiana, mejora de características organolépticas como el color,
emulsificación, cristalización, homogenización, rompimiento de células y ablandamiento de carne
(Alarcon-Rojo et al., 2019; Turantaş et al., 2015; Almanza-Rubio et al., 2016).
El deterioro de la carne se da principalmente por crecimiento microbiológico y por oxidación
lipídica. Lo cual puede resultar en pérdidas económicas y en un riesgo de salud para el
consumidor en caso de que no se realice un adecuado almacenamiento, distribución o
procesamiento (Turantaş et al., 2015). El UAI es una herramienta alternativa no térmica que ha sido
investigada para la disminución de cargas microbianas en cárnicos (Turantaş et al., 2015). Se ha
encontrado disminución de coliformes totales, bacterias mesófilas y psicrófilas, mediante
gradientes de presión y temperatura que pueden destruir la membrana celular y su ADN,
causando la muerte celular (Alarcon-Rojo et al., 2019; Diaz‐Almanza et al., 2019). Adicionalmente,
se han encontrado efectos antimicrobianos en contra de Salmonella typhimurium, Salmonella derby,
Salmonella infantis y Yersinia enterocolitica (Alarcon-Rojo et al., 2019; Caraveo et al., 2015) y una
reducción de hasta 60% de la microflora natural de la carne (Aguilar et al., 2021).
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El efecto del UAI sobre los microorganismos depende de las condiciones de ultrasonicación
(intensidad, tiempo, frecuencia), el medio de propagación de las ondas ultrasónicas y
concentración y especie de los microorganismos (Diaz‐Almanza et al., 2019; Zupanc et al., 2019;
Aguilar et al., 2021). En la Tabla 2 se muestra el efecto del tratamiento de UAI sobre bacterias Gram
positivas.
Tabla 2.- Efecto de ultrasonido de alta intensidad sobre bacterias Gram positivas
Table 2.- Effect of high-intensity ultrasound on Gram positive bacteria
Microorganismo
Ultrasonido
Sistema de
estudio
Efecto
Referencia
Bacillus subtilis
13 W, 20
kHz, 20 min
Suspensión
bacteriana
Reducción de 4.5 log
(Gao et al.,
2014a)
Staphylococcus
epidermidis
13 W, 20
kHz, 20 min
Suspensión
bacteriana
Sin efecto
significativo
(Gao et al.,
2014a)
Staphylococcus
pseudintermedius
13 W, 20
kHz, 20 min
Suspensión
bacteriana
Sin efecto
significativo
(Gao et al.,
2014a)
Bacillus subtilis
Hasta 62 W,
850 kHz, 20
min
Suspensión
bacteriana
Reducción de 2.5 log
(Gao et al.,
2014b)
Staphylococcus
epidermidis
Hasta 62 W,
850 kHz, 20
min
Suspensión
bacteriana
Reducción de 4.4 log
(Gao et al.,
2014b)
Lactobacillus
acidophilus
750 W, 20
kHz, 10 min
Suspensión
inoculada
Reducción de 72% en
solución salina y 84%
en leche
(Cameron et
al., 2008)
Listeria innocua
75 y 96 W, 22
y 33 kHz, 60
min
Inoculado
bacteriano
Reducción de 4 log
(Inguglia et
al., 2018)
Listeria innocua
0.9 W mL-1
Simulación de
tejido con
alcohol
polivinílico.
Efecto sinérgico al
ultrasonicar con
eritrosina B (0.25, 0.5
µM)
(Bastarrachea
et al., 2017)
Mycobacterium
species 6PY1
Hasta 411 W
mL-1, 20 y 612
kHz, 70 min
Suspensión
bacteriana
Reducción de 93% al
utilizar baja
frecuencia y de 35.5%
al utilizar alta
frecuencia
(Al Bsoul et
al., 2010)
El ultrasonido de frecuencias menores a 100 kHz reduce cargas microbianas principalmente por
efectos físicos de la cavitación. Mientras que al utilizar frecuencias mayores de 100 kHz los efectos
químicos de la cavitación parecen ser los responsables de la disminución de cargas microbianas.
Sin embargo, la inactivación microbiana es un efecto sinérgico de la cavitación (Zupanc et al., 2019).
Los efectos físicos generan un daño en la pared celular de las bacterias que además de alterar su
funcionamiento, las hace más susceptibles a los efectos químicos de la cavitación. Esto porque se
facilita el acceso de los radicales libres y los productos moleculares al interior de la célula. La
efectividad del tratamiento de UAI parece ser específico para cada especie. Sin embargo, las
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Sergio Díaz-Almanza et al.
bacterias Gram positivas tienden a ser más resistentes que las bacterias Gram negativas, debido a
sus características de la pared celular (Zupanc et al., 2019). En la Tabla 3 se muestra el efecto sobre
las baterías Gram negativas.
La utilización únicamente de UAI suele tener un efecto bajo sobre la reducción de carga microbiana
en cárnicos. Por lo que se pueden utilizar combinaciones con otras tecnologías como altas presiones
(Evelyn y Silva, 2018), pulsos de campos eléctricos (Huang et al., 2006), irradiación (Tremarin et al.,
2017), compuestos químicos (Bastarrachea et al., 2017; Dolan et al., 2018) y temperatura (Li et al.,
2017; Carrillo-Lopez et al., 2017).
Tabla 3.- Efecto de ultrasonido de alta intensidad sobre bacterias Gram negativas
Table 3.- Effect of high intensity ultrasound on Gram negative bacteria
Microorganismo
Ultrasonido
Efecto
Referencia
Enterobacter aerogenes
13 W, 20 kHz, 20 min
Reducción de 4.4 log
(Gao et al., 2014a)
Enterobacter aerogenes
62 W, 850 kHz, 20 min
Reducción de 4.2 log
(Gao et al., 2014b)
Escherichia coli
750 W, 20 kHz, 10 min
Reducción de 99%
(Cameron et al., 2008)
Escherichia coli K12
96 W y 33 kHz, 60 min
Reducción de 6 log
(Inguglia et al., 2018)
Escherichia coli
252 W cm-2, 20 kHz,
12 min
Reducción de 98%
(Liao et al., 2018)
La textura es una propiedad importante de la carne que afecta en la aceptación al momento del
consumo. La terneza o suavidad es la propiedad de textura más importante, se refiere a la facilidad
de masticar la carne hasta el punto en que esta lista para deglutir (Coll Cardenas and Olivera,
2016).
En cuanto a la mejora de textura en productos cárnicos por el UAI los resultados parecen ser muy
variados. Por un lado se reportan mejoras en textura en carne de bovino Longissimus dorsi (Kang et
al., 2017; Peña-González et al., 2017; Peña-Gonzalez et al., 2019), Longissimus lumborum (Barekat and
Soltanizadeh, 2017; Diaz‐Almanza et al., 2019), Semitendinosus (Jayasooriya et al., 2007; Chang et al.,
2015; Wang et al., 2018), Semimembranosus (Stadnik and Dolatowski, 2011), sirloin (Roberts, 1991),
flank (falda) (Zou et al., 2018), en donde la disminución de la dureza es comúnmente atribuido a los
efectos físicos de la cavitación acústica, resultando en daño en el perimisio (Roberts, 1991), ruptura
de la estructura de proteínas miofibrilares y de colágeno (Peña-Gonzalez et al., 2019) y un mayor
índice de fragmentación miofibrilar (Kang et al., 2017). Sin embargo, otros autores reportan nulo
efecto en terneza al aplicar ultrasonido, atribuyendo comúnmente a que las condiciones de
sonicación no fueron lo suficientemente intensas (Gambuteanu and Alexe, 2013; Sikes et al., 2014;
Wan et al., 2018). Otros autores reportan un aumento en la dureza al aplicar UAI a carne de puerco
en solución salina, en donde este aumento en la textura es atribuido a un aumento en la ganancia
de sal (Ozuna et al., 2013). También se han encontrado mejoras en la transferencia de masa,
facilitando la impregnación de cloruro de sodio durante el marinado en solución salina asistido con
ultrasonido (Visy et al., 2021).
En el ultrasonido de baja intensidad se utilizan intensidades menores a 1 W/cm2 y frecuencias
mayores a 1MHz, este tipo de ultrasonido es no destructivo, es una metodología rápida que puede
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Sergio Díaz-Almanza et al.
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TECNOCIENCIA CHIHUAHUA, Vol. XV (2) e 829 (2021)
ser automatizada además de ser relativamente económica. En el área de alimentos, este tipo de
ultrasonido es utilizado para análisis de composición o para caracterización de los alimentos, de
acuerdo con la capacidad de los componentes del alimento para refractar o absorber las ondas
ultrasónicas. La metodología consiste en propagar la onda ultrasónica a través del material,
obteniendo información de las propiedades del material mediante la medición de parámetros
ultrasónicos tales como velocidad ultrasónica, coeficiente de atenuación o impedancia acústica
(McClements y Sundaram, 1997; Alarcon-Rojo et al., 2019; Fulladosa et al., 2015).
Algunos estudios han sido realizados en productos cárnicos tales como: caracterización de
productos cárnicos curados secos (Corona et al., 2013a), composición de mezclas de carne (Benedito
et al., 2001), evaluación de textura en embutidos (Corona et al., 2013; Llull et al., 2002), contenido de
grasa y sal en jamón (Fulladosa et al., 2015), contenido de sal en carne de cerdo (García-Pérez et al.,
2015; De Prados et al., 2016), predicción de contenido de carne magra (Fortin et al., 2004) y grado de
marmoleo en Longissimus dorsi (Haumschild y Carlson, 1983).
En la mayoría de estas investigaciones, la variable ultrasónica medida es la velocidad, ya que es la
más simple y confiable. Es importante controlar las variables que puedan afectar en las lecturas de
las propiedades ultrasónicas, ya que se ha demostrado que la temperatura (Benedito et al., 2001), la
frecuencia (Kerhervé et al., 2019) y la compresión en muestras cárnicas (Diaz-Almanza et al., 2021)
afectan sobre las lecturas de propiedades acústicas, tales como; velocidad de fase acústica y
atenuación ultrasónica.
A pesar de las ventajas de la utilización del UAI, también se han reportado algunos efectos
negativos en sobre algunos parámetros de importancia de la carne. El color es una de las
propiedades más importantes debido a que es la primera impresión del consumidor en el mercado,
considerando el color rojo cereza como el más deseable ya que generalmente lo relaciona con el
grado de frescura y sabor de la carne (Tapp et al., 2011; Hernández et al., 2019). El UAI puede tener
un efecto adverso en las propiedades de color, se ha reportado disminución en las características
deseables con cambios a colores menos rojos y más pálidos (Caraveo et al., 2015; Peña-Gonzalez et
al., 2019). Al aplicar UAI en carne, se han encontrado una disminución de hasta 50% de los fosfatos
necesarios para la elaboración de emulsiones cárnicas (Pinton et al., 2019).
Campo de pulsos eléctricos o campos eléctricos pulsados
El procesamiento de campo de pulsos eléctricos (Pulsed Electric Fields, PEF por sus siglas en
inglés) es una tecnología de procesamiento no térmico que se encuentra en crecimiento ya que
genera productos alimenticios seguros microbiológicamente, nutritivos y de apariencia fresca.
Adicionalmente tiene ventajas económicas y de ahorro de energía. Es comúnmente utilizada en
alimentos líquidos de modo continuo o semicontinuo. Sin embargo, también puede ser utilizado en
alimentos sólidos en procesamiento por lotes. Sus primeras utilizaciones datan de 1960 en
Alemania, en donde fue patentado y utilizado en salchichas (Khan et al., 2016).
La tecnología de PEF consiste en la aplicación de un campo eléctrico entre 20 y 80 kV/cm sobre un
alimento situado en medio de dos electrodos. Estos generan pulsos eléctricos cortos con duración
entre 1 y 100 µs. Para que la tecnología de PEF sea efectiva en la inactivación de microorganismos
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Sergio Díaz-Almanza et al.
patógenos y de descomposicion, debe de considerarse el tipo de pulso (monopolar o bipolar) y el
tipo de onda (sinusoidal, cuadrado o de caída exponencial). Otros factores que afectan la
efectividad de PEF son: los factores de proceso, como la fuerza del campo eléctrico, número de
pulsos, tiempo de procesamiento, temperatura, forma del pulso, amplitud del pulso, polarización,
frecuencia, energía específica y diseño del equipo. Otros factores propios del microorganismo
también pueden intervenir en la efectividad de los PEF. Ejemplos de esos factores son: la
concentración, la susceptibilidad del microrganismo, su especie y tipo, sus condiciones de
crecimiento, la composición del medio de crecimiento, la temperatura a la cual se desarrolla, la
concentración de oxígeno, entre otros. Los factores del producto alimenticio también influyen, tales
como: composición, presencia de partículas, azúcares, sales, espesantes, conductividad, fuerza
iónica, pH, actividad de agua, entre otros. El mecanismo de destrucción celular mediante la
tecnología de PEF se debe a la ruptura eléctrica de las células a través de electroporación (Khan et
al., 2016).
Los PEF causan un diferencial de potencial eléctrico a través de la membrana celular, esto se llama
potencial de transmembrana. Cuando el potencial transmembranal es mayor al potencial natural
de la célula (generalmente cercano a 1 V) se forman poros reduciendo el grosor de la membrana
celular. Esto resulta en un incremento de la transferencia de masa de moléculas, iones e incluso
componentes celulares en ambos sentidos de la membrana. Dependiendo del proceso de aplicación
de PEF, el efecto de electroporación puede ser reversible o irreversible. En las aplicaciones en
alimentos, el efecto del PEF sobre las poblaciones bacterianas es normalmente irreversible. De
manera que la membrana bacteriana sufre una disrupción permanente, resultando en la muerte
(Arroyo et al., 2014; Buchman y Mathys, 2019).
La inactivación de microorganismos se correlaciona linealmente con la intensidad de PEF. Por lo
que a mayor intensidad mayor inactivación de microorganismos. Sin embargo, a intensidades muy
elevadas se pueden afectar características organolépticas de los productos. Se han encontrado
efectos sinérgicos de la utilización de PEF con tratamiento térmico, resultando en una reducción de
carga microbiana y una extensión en la vida en anaquel de productos alimenticios (Khan et al.,
2016).
El uso de PEF en carne y pescado se ha relacionado con la mejora en la conservación del color,
incremento de la terneza y añejado. Además, ha probado incrementar la capacidad de retención de
agua de la carne en productos como pescado. Específicamente en carne de res (Longissimus
lumborum y Semimembranosus) la aplicación de PEF (10 kV, 90 Hz and 20 μs) incrementa la terneza
de la carne por un posible efecto de aceleramiento de la proteólisis, junto con el efecto físico de los
pulsos. Adicionalmente, no se detecta la formación de olores y sabores indeseables o la oxidación
de lípidos en ese tipo de carne por aplicación de PEF (Swandy et al., 2015). Recientemente, Gomes
et al. (2019) publicaron un a revisión reciente dele efecto de PEF sobre la terneza de res y pavo, con
más de diez documentos soportando que se reduce la dureza de la carne hasta en un 21.6 %. Lo
cual se considera una ventaja en la producción de carne, ya que la terneza es el parámetro
organoléptico más importante para el consumidor.
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Sergio Díaz-Almanza et al.
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TECNOCIENCIA CHIHUAHUA, Vol. XV (2) e 829 (2021)
Altas Presiones Hidrostáticas (APH)
Este método de procesamiento consiste en aplicar al alimento presiones entre 100 y 1000 MPa.
El procedimiento consiste en introducir dicho alimento dentro de un empaque flexible y colocarlo
en una cámara de altas presiones. La presión se transmite de forma uniforme en todas las
direcciones a través del empaque hasta el alimento, por medio de un fluido de transmisión de
presión (generalmente agua) (Giménez et al., 2015; Khan et al., 2016; Salazar et al., 2021). A pesar de
ello, las cámaras de procesamiento comerciales tienen un límite de 700 MPa (Giménez et al., 2015).
Al igual que el proceso de irradiación esta tecnología incrementa tan poco la temperatura, que es
considerada como no térmica. Se considera un aumento aproximado de temperatura de 3 °C por
cada 100 MPa de presión aplicada. Las APH son utilizadas principalmente en alimentos como;
jugos, frutas, mariscos y productos cárnicos como jamón cocido, jamón curado, algunas comidas
precocinadas con pavo, cortes de pollo y cerdo, comidas precocinadas de aves de corral, jamón de
Parma, mortadela, tocino, salami y otros embutidos ahumados o no ahumados (Hereu et al., 2012;
Giménez et al., 2015; Hygreeva and Pandey, 2016; Salazar et al., 2021).
Las APH requieren de una alta inversión inicial. Sin embargo, su costo de operación es bajo.
Adicionalmente, este proceso alternativo tiene buena aceptabilidad por el consumidor en Europa.
La importancia de APH radica en su efectividad en el control de microorganismos en un producto
alimenticio, mientras mantiene su frescura y textura por un tiempo prolongado sin la necesidad de
la utilización de conservadores. Las ventajas que tienen las APH a comparación de métodos
tradicionales de energía térmica son: menor daño por calor, menor tiempo de procesamiento,
retención de frescura, textura y color, retención de vitaminas, cambios mínimos durante la
congelación del material y menores cambios indeseables en las propiedades funcionales (Khan et
al., 2016). Estas ventajas son atribuidas a que la presión no afecta sobre los enlaces covalentes de las
moléculas, por lo que se conservan estas características de calidad (Salazar et al., 2021) La
metodología de APH puede llevarse a cabo en alimentos sólidos y líquidos, por medio de tres
distintas formas: por lotes, continuo o semicontinuo. En los casos de procesamiento continuo o
semicontinuo, el alimento debe ser fluido bombeable y posterior al tratamiento debe empacarse
asépticamente. En el caso del procesamiento por lotes los productos pueden ser sólidos o fluidos,
siendo posible su procesamiento dentro de su empaque.
Las APH tienen efectos deseables en los alimentos, ya que producen desnaturalización de
proteínas en organelos bacterianos como la membrana, inactivación de enzimas, cambios en
interacción enzima con sustrato, así como en grasas y carbohidratos. Adicionalmente, conserva las
características nutricionales, vitaminas y sustancias responsables del sabor y aroma del alimento, lo
cual resulta en modificaciones mínimas a las características sensoriales de productos cárnicos. Se
han utilizado APH para la preservación de distintos alimentos, como pollo, puerco, productos
cárnicos, surimi y salmón, con efectos positivos en actividad proteolítica, propiedades de textura,
sabor y aroma (Giménez et al., 2015).
La descontaminación del alimento se da debido a que el daño celular ocurre en una primera
instancia en la membrana celular con un consecuente cambio en la permeabilidad, causando
pérdida de fluido intracelular e inhibiendo las reacciones bioquímicas celulares. También ocurren
cambios en la morfología, mecanismo genético, los sistemas de transporte, pérdida de respuesta
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Sergio Díaz-Almanza et al.
osmótica e incapacidad de mantener el pH (Aymerich et al., 2008; Reyes et al., 2015). Sin embargo,
su efectividad depende de varios factores como: tipo de microorganismo, fase de crecimiento,
presión aplicada, tiempo de procesamiento, composición del alimento, temperatura, pH y
actividad de agua.
En general, las bacterias Gram negativas son más sensibles a las APH que las Gram positivas. El
tratamiento es más efectivo cuando los microorganismos se encuentran en la fase de crecimiento
log, teniendo el menor grado de efectividad en la fase estacionaria. Varios autores coinciden que las
esporas bacterianas son altamente resistentes a presiones en el rango de 150 a 400 MPa a
temperaturas de entre 25 a 40 °C. Moderadas presiones en el rango de 50 a 300 MPa pueden
incluso inducir germinación de dichas esporas (Black et al., 2007; Woldemariam y Emire, 2019).
Altas presiones en el rango de 500 a 1000 MPa con temperaturas de 50 °C, también se han
observado inducir germinación de esporas. Por ello se reconoce que, para la reducción o
eliminación total de esporas, es necesaria la combinación de APH con otros métodos de
desinfección (tecnologías de barrera) como la adición de compuestos antimicrobianos como nisina
o enzimas, doble exposición a APH o pre-tratamientos térmicos (Daher et al., 2017; Modugo et al.,
2020). La combinación de presiones mayores a 600 MPa y temperaturas en el rango de 70 – 90 °C,
por 20 a 120 minutos, reducen la carga de esporas de Bacillus spp y Clostridum spp de 4 a 7.5 log
(Zhang et al., 2008; Woldemariam y Emire, 2019).
La presión más comúnmente utilizada para el tratamiento de productos cárnicos es en un rango de
300 a 600 MPa, por cortos periodos de tiempo, que van desde un min hasta 20 min. Los cuales son
tratamientos suficientes para la reducción de distintos microorganismos como E. coli, Campylobacter
jejuni, Pseudomonas aeruginosa, S. typhimurium y Yersinia enterocolitica. En ese rango de presión se da
una pérdida de color en la carne, ya que a presiones mayores a 300 MPa se desnaturaliza la
mioglobina, perdiendo el hierro del grupo hemo (Giménez et al., 2015). Para una reducción de 12D
de Clostridium botulinum es necesaria una combinación de APH con presiones de 530 MPa y un
tratamiento térmico por arriba de los 70 °C. En este tratamiento combinado se obtienen mejores
características de calidad fisicoquímicas como el color, en comparación con el método de
esterilización sin combinar, ya que es menos severo contra dichas características fisicoquímicas
(Aymerich et al., 2008; Hygreeva y Pandey, 2016). Un tratamiento entre 400 y 500 MPa suele ser
suficiente para alcanzar el grado de seguridad objetivo para productos cárnicos, mientras que uno
entre 700 y 800 MPa es suficiente para carne fresca (Aymerich et al., 2008). Sin embargo, las
condiciones de procesamiento más favorables en cuanto a seguridad y la relación costo-efectividad
son aplicando presiones entre 350 y 400 MPa en combinación con temperaturas entre 60 y 80 °C, y
tiempos de entre 1 a 15 min (Khan et al., 2016).
Se han realizado investigaciones en donde se observa una disminución de las características de
calidad y pérdida de compuestos activos durante el almacenaje, tales como pérdida de aroma y
color y oxidación lipídica, debido a una actividad enzimática residual (Salazar et al., 2021). La
utilización de APH en carne fresca tiene como consecuencia un cambio negativo en el color, debido
a una desnaturalización de la mioglobina (Szerman et al., 2011). Mientras que en los productos
cárnicos este cambio es muy pequeño, dando como resultado un producto final con color aceptable
y con estabilidad microbiológica (Giménez et al., 2015). La mayor ventaja de la utilización de APH
sobre parámetros organolépticos en carne es la mejora de la terneza. La mejora en la dureza de la
carne por las APH depende principalmente del tiempo post-mortem en que estas son aplicadas y el
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Sergio Díaz-Almanza et al.
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TECNOCIENCIA CHIHUAHUA, Vol. XV (2) e 829 (2021)
nivel presión. De manera general, la reducción de dureza se debe a los efectos de las APH (100 a
300 MPa) aplicadas pre-rigor mortis sobre las proteínas de la carne. Esto consiste en: solubilización
de proteínas miofibrilares (actina -miosina), desintegración de proteínas de línea Z,
despolimerización de F-actina, rupturas de banda I, disociación y deformación de miosina, lo cual
en conjunto provoca la fragmentación y ruptura de la estructura fibrilar. Sin embargo, presiones
mayores a 400 HPa o aplicación post-rigor mortis puede ocasionar efectos nulos o incremento de la
dureza por oxidación de proteínas (Bolumar et al., 2020).
Antimicrobianos Naturales
El uso de nitratos y nitritos para la conservación de productos cárnicos es utilizado desde hace
mucho tiempo (850 D.C.), aunque en aquel entonces era una impureza de la sal. Los nitritos son
utilizados principalmente para el curado de productos cárnicos con varias funciones. Por ejemplo,
estos otorgan el color rosa característico de embutidos, estabilizan el sabor, retardan la oxidación y
confieren actividad antimicrobiana. Además, los nitritos inhiben el crecimiento de bacterias
aeróbicas y adicionalmente reducen la germinación de esporas y previenen la formación de toxinas
botulínicas. Sin embargo, a pesar de las grandes ventajas que poseen, la seguridad de los nitritos ha
sido discutida por la potencial capacidad que tienen para producir N-nitrosaminas carcinogénicas
en tejido adiposo de productos curados cuando estos son sometidos a altas temperaturas
(Subramanian et al., 2014).
De manera general, los consumidores tienen la percepción de que la utilización de conservadores
artificiales es dañina para la salud, por lo que existe una tendencia en la utilización de compuestos
antimicrobianos naturales (Lemay et al., 2002; Subramanian et al., 2014; Weiss et al., 2015).
Los antimicrobianos pueden provenir de microorganismos, plantas y animales (Hugo y Hugo,
2015). El objetivo de la utilización de antimicrobianos naturales es extender la vida en anaquel y la
inocuidad alimentaria mediante el uso de compuestos naturales o microflora natural,
principalmente bacterias acido lácticas (BAL), así como los compuestos antimicrobianos
producidos, como el ácido latico, bacteriocinas, entre otros (Hugo y Hugo, 2015).
Las BAL, entre ellas las asociadas con carne, son microorganismos que pueden ser una buena
alternativa para reemplazar conservadores químicos (Yépez et al., 2017). Las BAL pueden actuar
como antimicrobianos debido a varios factores como: competencia por nutrientes y producción de
compuestos antimicrobianos como ácidos orgánicos, dióxido de carbono, peróxido de hidrógeno,
diacetil, etanol y bacteriocinas. Esta tecnología consiste en la aplicación del compuesto natural o las
células bacterianas directamente en la masa del alimento, rociado en la superficie o agregado por
medio de empaques activos. Al aplicarse BAL a productos cárnicos embutidos, se han encontrado
aumentos en la vida de anaquel de hasta 19 días (Vermeiren et al., 2004).
El grado de efectividad de la herramienta de antimicrobianos en productos cárnicos fermentados
depende de la capacidad del cultivo de crecer y producir los compuestos antimicrobianos en el
alimento (Vermeiren et al., 2004; Aymerich et al., 2008). Las BAL pueden generar bacteriocinas, las
cuales son compuestos antibacterianos hipoalergénicos, termoestables, fácilmente degradable por
enzimas del tracto intestinal humano (Aymerich et al., 2008). La nisina es una bacteriocina utilizada
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Sergio Díaz-Almanza et al.
industrialmente, con gran efectividad en contra de microorganismos de deterioro y patógenos,
especialmente Gram positivos de carne fresca, así como de embutidos. No obstante, existe
información con resultados contrarios, en donde la efectividad de los cultivos productores de
bacteriocinas es reducida, debido a su baja actividad en contra de microorganismos Gram
negativos, pérdida espontanea de generación de bacteriocinas, difusión limitada en alimentos
sólidos, inactivación por enzimas proteolíticas y una baja adaptación al medio (Lemay et al., 2002;
Vermeiren et al., 2004).
Otro ejemplo reciente de la herramienta microbiana es el caso de Weissella hellenica. Esta es una
cepa descubierta en China en productos cárnicos fermentados. La W. hellenica ha sido reportada
como adecuada para la biopreservación de productos cárnicos fermentados, ya que genera la
bacteriocina denominada weissellicina D. Esta bacteriocina presenta actividad contra
microorganismos patógenos y de deterioro tales como; Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes,
E. coli, algunos hongos y levaduras. Adicionalmente se considera ideal para la utilización en
alimentos y particularmente en embutidos porque presenta estabilidad térmica y al pH (Chen et al.,
2014).
Cuando se utilizan cultivos antagonistas en los productos cárnicos para actuar en contra de
microorganismos patógenos o de deterioro sin tener un cambio en las propiedades sensoriales, o
con un cambio mínimo se denominan cultivos protectores. La mayoría de las investigaciones
realizadas en el uso de cultivos protectores en productos cárnicos se centran en su antagonismo
por competencia de nutrientes y mediante la formación de compuestos antimicrobianos en contra
de microorganismos patógenos (Vermeiren et al., 2004).
El uso de soluciones de ácido láctico (1%) en canales de cerdo ha demostrado disminuir la carga de
coliformes totales, Campylobacter jejuni, Salmonella thyphirium, y al ser utilizado en combinación con
ácido ascórbico presenta actividad en contra de E. coli (Khan et al., 2016). El uso de compuestos
adicionales como lactato de sodio o cloruro de sodio en combinación con las BAL han demostrado
acción en contra de algunos microorganismos como Brochothrix thermosphacta, S. aureus, Salmonella
y Listeria (Lemay et al., 2002; Aymerich et al., 2008). Las BAL han sido utilizadas en pescado fresco,
con resultados positivos tanto para la disminución de microorganismos patógenos y de deterioro
como para las características organolépticas, resultando una tecnología adecuada para su
implementación en el mercado (Gómez-Sala et al., 2016). Las BAL homofermentativas, tolerantes a
la sal, psicrotróficas y adaptadas a sustratos cárnicos tienen gran potencial para su uso en la
biopreservación de productos cárnicos (Vermeiren et al., 2004). La utilización de Lactobacillus sp y
Lactobacillus brevis en productos cárnicos refrigerados fue eficaz en contra de Yersinia enterocolitica
debido a la producción de ácido láctico y la disminución del pH (Castellano et al., 2008; Angmo et
al., 2016). Lactobacillus curvatus CRL705 presentó actividad en contra de Listeria innocua y
Brochothrix thermosphacta sin un efecto considerable en el pH (Castellano et al., 2008). Jones et al.
(2008) encontraron en carne fresca, que los microorganismos Lactobacillus sakei y Lactobacillus lactis
tienen actividad inhibitoria en microorganismos patógenos y de deterioro, como L. monocytogenes,
Brochothrix thermosphact, Campilobacter jejuni y Clostridium estretheticum. Lactobacillus plantarum
PCS20 y Lactobacillus delbrueckii DSM 20074 presentaron actividad antimicrobiana en contra de
Clostridium sp (Di Gioia et al., 2016). Es común el uso de ácido láctico en conjunto con sus sales en la
industria de productos cárnicos, ya que además de impartir sabores deseables, también aumenta su
vida en anaquel. Adicionalmente, se ha demostrado actividad en contra de microorganismos como
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TECNOCIENCIA CHIHUAHUA, Vol. XV (2) e 829 (2021)
C. botulinum, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella spp y E. coli (Aymerich et al.,
2008).
Además de bacterias se han empleado levaduras como Debaryomyces hanseii en productos cárnicos
curados secos, con resultados favorables mostrando actividad en contra de Penicillium nordicum, un
hongo ocratoxigénico muy común en este tipo de productos. Las ocratoxinas son altamente tóxicas,
mostrando efectos nefrotóxicos, carcinógenos, inmunotóxicos, genotóxicos y teratogénicos. La
inhibición de hongos en productos cárnicos de humedad intermedia es importante porque estos
productos aun contienen una actividad de agua suficientemente elevada para el desarrollo de
hongos y para la producción de micotoxinas. (Andrade et al., 2014).
Otro tipo de compuestos antimicrobianos utilizados son los provenientes de plantas, ya que estos
pueden alargar la vida en anaquel de productos cárnicos como salchichas, disminuir la oxidación y
prevenir la pérdida de color (Hugo y Hugo, 2015). Los aceites esenciales han demostrado tener
actividad antimicrobiana. Al utilizarse el aceite esencial de Mentha piperita (Compuesto
principalmente de mentol e isomentona) se encontró una limitación del deterioro microbiológico,
resultando en una mejora en la vida de anaquel de los productos cárnicos. Sin embargo, al utilizar
el aceite esencial en conjunto con bacteriosinas (BacTN635), resultó en una mayor efectividad
antimicrobiana, se disminuyó la acumulación de metamioglobina, mejoró la aceptabilidad
sensorial y se aumentó la vida en anaquel por hasta 7 días adicionales (Smaoui et al., 2016).
Mientras que al utilizar aceite esencial de mostaza se encontró una reducción de bacterias
mesofílicas aerobias (Lemay et al., 2002). Al utilizar aceites esenciales de canela, tomillo y romero
en pescado fresco y molido en contra de L. monocytogenes, se encontró que la mayor actividad
antimicrobiana se obtuvo al utilizar el tomillo, seguido de canela y por último romero
(Abdollahzadeh et al., 2014). El uso de compuestos polifenólicos extraídos de hojas de cerezo y
grosella negra mejoraron la calidad microbiana de salchichas de puerco empacadas al vacío
durante el almacenamiento por 14 d en refrigeración (Nowak et al., 2016).
Finalmente, el quitosano es un derivado de la quitina, un polímero natural con potencial uso como
compuesto antimicrobiano. Es un compuesto no tóxico, biodegradable, biocompatible y seguro. Es
el único antimicrobiano natural de origen animal utilizado en productos cárnicos, con resultados
positivos en cuanto a una mayor vida en anaquel de salchichas y actividad antimicrobiana contra
patógenos (Hugo y Hugo, 2015). Al ser utilizado en carne de puerco molida se ha encontrado
actividad inhibitoria de microorganismos, manteniendo las características de calidad de la carne y
alargando su vida en anaquel (Chantarasataporn et al., 2014)
Tecnologías de barreras (Hurdle)
Se han encontrado efectos benéficos en la combinación de varias tecnologías convencionales
para la conservación de los alimentos, tales como: uso de antimicrobianos naturales, APH,
ultrasonido, irradiación, control de pH, control de actividad de agua, atmosferas modificadas y
aplicación de temperaturas medias. A esta combinación de tecnologías convencionales se le llama
Tecnología de Barreras o “Technologies Hurdle” en inglés (Chawla y Chander, 2004; Khan et al.,
2016). Gran cantidad de productos cárnicos listos para consumir son desarrollados utilizando una
combinación de tecnologías. Se desea conseguir la conservación de productos cárnicos e
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Sergio Díaz-Almanza et al.
incrementar la inocuidad alimentaria con menor cantidad de energía aplicada al alimento. Se han
encontrado resultados positivos al aplicar una combinación de tratamientos de irradiación gama,
reducción de actividad de agua (valores de 0.85) y empaque al vacío a productos cárnicos (kebabs).
Estos efectos positivos fueron debido a que C. botulinum es incapaz de crecer y S. aureus no puede
generar enterotoxinas en ambientes con actividad de agua reducida. Adicionalmente, S. aureus no
puede desarrollarse en condiciones anaerobias y con una actividad de agua menor a 0.91. Por otro
lado, para lograr la reducción de la actividad de agua del producto, en este estudio se necesitó
suministrar calor, lo cual pudo causar una reducción de la carga inicial de microorganismos
(Chawla y Chander, 2004).
El uso de antimicrobianos naturales como compuestos bioactivos o bacteriocinas, compuestos
antioxidantes como los compuestos fenólicos, empaques activos o empaques inteligentes, en
combinación con APH es una forma viable y efectiva para el desarrollo de productos cárnicos
completamente seguros y bajos en sal (Hygreeva y Pandey, 2016). En jamón curado se ha
encontrado un efecto sinérgico en contra de Listeria monocytogenes, mediante la utilización de
irradiación ionizante (rayos gamma) en combinación con nisina y aceites esenciales de orégano y
canela (Huq et al., 2015). La enterocina AS-48 es una bacteriocina que ha demostrado actividad en
contra de microorganismos de descomposición. Esta actividad fue incrementada al utilizarse en
combinación con nitritos, tripolifosfato pentasódico, pirofosfato de sodio, acetato de sodio y lactato
de sodio, resultando en una reducción de UFCs de Lactobacillus sakei, B. thermosphacta y
Staphylococcus carnosus, mejorando así la inocuidad alimentaria de jamón curado seco (Baños et al.,
2012).
Al someter un producto cárnico a APH (300-600 MPa / 5 min) en combinación con inmersión en
una solución conservadora compuesta por ácido ascórbico, nitrito de sodio y cloruro de sodio, se
obtuvieron resultados favorables en el producto final, con un color aceptable y con estabilidad
microbiana (Giménez et al., 2015). Al comparar el tratamiento de APH con el de biopreservación
por nisina, el proceso de APH presentó mayor efectividad en contra de L. monocytogenes en jamón
cocido. Sin embargo, el mejor tratamiento para la reducción bacteriana y la conservación de
características fisicoquímicas como pH y porcentaje de agua fue mediante la combinación de
ambos tratamientos (Hereu et al., 2012).
La combinación de ultrasonido (30–40 kHz) de alta intensidad con vapor (90–94 °C) por 10 s en
carne de pollo mostró una reducción de Campylobacter de 1 log a comparación de solo vapor
(Musavian et al., 2014). Por otro lado, la combinación de ultrasonido (30 to 40 kHz) con vapor (130
°C, presión de 3.5 a 5 atmósferas) por 2 s en carne de cerdo no mostró diferencia significativa en el
conteo de Salmonella typhimurium, Yersinia enterolitica y Escherichia coli. Posiblemente debido a los
tiempos cortos de tratamiento (Morild et al., 2011). La combinación de ultrasonido de alta
intensidad con ácido láctico a diferentes concentraciones (1 - 3 %) causó una reducción de UFC de
Salmonella sp (Kordowska-Wiater y Stasiak, 2011), Campylobacter jejuni (Kassem et al., 2018) y
Pseudomonas fluorescens (Kordowska-Wiater y Stasiak, 2011) a comparación de la aplicación aislada
de ultrasonido de alta intensidad.
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Sergio Díaz-Almanza et al.
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TECNOCIENCIA CHIHUAHUA, Vol. XV (2) e 829 (2021)
3.Conclusiones
Los métodos no térmicos de procesamiento para productos cárnicos que se discuten el presente
documento, incluyendo: irradiación iónica, luz UV, APH, ultrasonido y tecnologías de barrera,
parecen tener un futuro prometedor en la industria cárnica. Aunque aún es necesaria la
exploración experimental sobre parámetros de aplicación, todos ellos ya han demostrado su
capacidad de reducción eficaz de cargas bacterianas, tanto patógenas como de descomposición de
los alimentos. Algunos de ellos como el ultrasonido, también ha demostrado beneficios sobre
características sensoriales como la terneza de la carne o el pH.
En el caso de antimicrobianos naturales se han observado beneficios organolépticos y mejoras del
pH. Todos estos beneficios, puede ser de utilidad para productores y procesadores de carne, ya que
pueden contribuir a alcanzar los niveles de inocuidad alimentaria demandados por los
consumidores e instancias reguladoras, sin comprometer las características nutricionales y
sensoriales, comúnmente degradadas por los métodos térmicos en los alimentos.
De manera sobresaliente, cuando se utilizan estas tecnologías en combinación se observan mayores
ventajas que utilizarlas de manera aislada. Dichas ventajas pueden ser; el ahorro de energía,
tratamientos menos severos en contra de las propiedades funcionales, contenido nutricional o
características organolépticas del producto final, además de mayores niveles de reducción de
bacterias tanto de descomposición como patógenas.
Conflicto de interés
Los autores declaran que no tienen conflictos de interés con respecto al trabajo presentado en este
reporte.
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