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Misael Cortés Rodríguez

PhD. Ingeniería de Alimentos

Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín

ALIMENTOS FUNCIONALES

CATEDRA AGRARIAUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN

Facultad de Ciencias AgropecuariasDepartamento de Ingeniería Agrícola y Alimentos

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• Tendencia global: alimentos aporten salud y bienestar.Mejor calidad de vida

• Reto de la industria en el siglo XXI: ÉXITO.

• SINERGÍA: Industria – Universidad – Consumidor

INTRODUCCIÓN

ALIMENTOS

SANOS - SEGURO ATRIBUTOS ORGANOLEPTICOS

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ALIMENTOS FUNCIONALES

Un alimento funcional es cualquier alimento natural, transformado o ingrediente alimentario al cual se le ha incorporado, aumentado, substituido o eliminado, algún (os) componente (es) que lo hacen tener un beneficio potencial para la salud tanto física como mental del individuo y contribuyen en la prevención de ciertas enfermedades (Cortés M.).

Términos relacionados

Quimiopreventivos

Alimentos de Diseño

Nutracéutico

Fitoquímicos

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CONCEPTOS EN EL MARCO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

Fortificación

Proceso de incorporación de CFA a los alimentos, independiente que estos pueden estar o no presentes originalmente en el alimento portador.

Enriquecimiento

Proceso de incorporación de CFA a niveles superiores a los encontrados de forma natural en los alimentos, esto implica añadir CFA que ya están presentes en el alimento.

Vitaminización

Proceso de incorporación de vitaminas a aquellos alimentos que representan vehículos ideales, y que no necesariamente las contienen en su composición original, por lo que se habla de una fortificación con vitaminas.

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CONDICIONES DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

Es un alimento a base de ingredientes naturales.

Es un alimento que debe consumirse como parte de una dieta diaria.

Alimentos que al consumirse tienen una particular función en el

cuerpo humano o requisito, tales como:

Mejoramiento en los mecanismos de defensa biológica. Prevención o recuperación de algunas enfermedades especificas. Control de las condiciones físicas y mentales. Retardo del proceso de envejecimiento

Schneider, 2001

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¿QUIÉN DEBE Y QUIÉN PUEDE CONSUMIR ALIMENTOS FUNCIONALES?

LOS ALIMENTOS FUNCIONALES PUEDEN FORMAR PARTE DE LA DIETA DE CUALQUIER PERSONA.

• Embarazadas y niños

• Estados carenciales

• Intolerancias a determinados alimentos

• Personas mayores.

• Colectivos con riesgos de determinadas enfermedades

Revolución de alimentos: COME TU MEDICINA

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ANTECEDENTES

LA EVOLUCIÓN NUTRICIONAL MANTENER BUENA SALUD

“EL ALIMENTO COMO MEDICINA”

Medicina China.................................................Alimentos – Medicina

Fortificación del vino con Hierro....................... Melanphus, 400 d.c

Adición de Yodo a la Sal.....................................Boussingault, 1831

Mitad del siglo XX.............................Época de oro de las vitaminas

Guerras mundiales................................ Programas de fortificación

1980............ enfermedades cardiovasculares, cáncer y obesidad

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CRITERIOS PARA SELECCIÓN DEL ALIMENTO PORTADOR

Conocer gustos y necesidades nutricionales de la población.

Alimento de consumo regular

Características organolepticas: control de calidad.

Estabilidad y la biodisponibilidad de los nutrientes

No deben sufrir cambios significativos: sabor, aroma u otro.

Proceso industrial económicamente viable.

No haber riesgo de toxicidad.

Alimentos fortificados con éxito

Azúcar, sal, carne, cereales, arroz, grasas, aceites, leche y productos lácteos

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PROPIEDADES DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

FAVORECER UN ADECUADO CRECIMIENTO Y DESARROLLO.

Embarazo materno y durante la lactancia y del niño.

Alimentos enriquecidos: Cereales de desayuno: minerales, vitaminas y folátos

Sal: yodo

Bebidas: minerales (Ca, Fe, ) y vitaminas (A, C. E, etc.)

Lácteos y derivados lácteos: vitaminas A, D, Ca, -3. probióticos)

Formulas infantiles: Nutrientes básicos en la infancia.

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PROPIEDADES DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

Control de peso /azúcar / triglicéridos plasmáticos

Rendimiento en actividades físicas.

Alimentos de bajo contenido energético (grasas, azúcares)

Alimentos fortificados en -3 o en fibra

REGULACIÓN DE LOS PROCESOS METABÓLICOS BÁSICOS

Mermeladas con edulcorantes no calóricos, patés y margarinas light, “Light” Reducción del valor energético (mínimo del 30%).

Bebidas con sacarina u otros edulcorantes acalóricos

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SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

Los antioxidantes previenen o interrumpen las reacciones en cadena que producen los radicales libres, neutralizándolos por donación de sus hidrógenos

SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES

Vitaminas C, E, Carotenoides, Polifenoles y compuestos de azufre

Minerales: zinc, selenio

DEFENSA CONTRA EL ESTRÉS OXIDATIVO.

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SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

Alimentos fortificados con -3 /-6, Vit.C y E, -carotenos y fibra

Los ácidos grasos -3: pescado, aceites de semillas de girasol, maíz, soja, frutos secos oleaginosos (nueces, almendras).

Contribuyen a el colesterol y triglicéridos sanguíneos

Disminución de la formación de trombos o coágulos

Disminución de enfermedad cardiovascular

SISTEMA CARDIOVASCULAR

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Alimentos enriquecidos con fitosteróles.

Alimentos que se les ha incorporado sustancias vegetales similares al colesterol humano, que contribuyen a reducir los niveles del llamado "mal colesterol" (LDC) en sangre.

Margarina + fitosteroles - Yogur + fitosteroles.

Aceite + vitamina E + fitosteróles

SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

APARATO CIRCULATORIO

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SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

PROBIÓTICOS

Microorganismos vivos que, al ser ingeridos en cantidades suficientes, ejercen un efecto positivo en la salud. Las BAL en el organismo generan en el intestino grueso ácido láctico y ácidos grasos de cadena corta, que estimulan el crecimiento de las bifidobacterias, equilibran la flora intestinal y potencian el sistema de defensas e inmunológico.

Microorganismos Utilizados

Lactobacillus bulgaricus y acidophillus: Yogurt

Bifidobacterium, Lactobacillus casei inmunitas: leches fermentadas

L. acidophilus L. rhamnosus S. cerevisiae E. faecium

APARATO DIGESTIVO

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SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES.

0 90000 180000 270000

Alemania

Australia

Austria

Bélgica

Canadá

Corea

Dinamarca

España

USA

Finlandia

Francia

Grecia

Hungria

Irlanda

Islandia

Italia

Japón

Méjico

Noruega

Nueva Zelandía

Países Bajos

Polonia

Portugal

Reino Unido

Republica checa

Republica Eslovaca

Suecia

Suiza

Turquía

Paí

s

Gastos I+D (US$ Millones))

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MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

Con el espectacular aumento que el mercado ha experimentado en la comercialización alimentos fortificados, se hace cada vez más necesario un marco legislativo que proteja a los consumidores de las atribuciones de propiedades falsas o confusas

JAPÓNUSA

COMUNIDAD EUROPEA

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MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

JAPÓN

SISTEMA FOSHU (Alimentos para uso específico de salud)

Ley de mejora de la nutrición, ley No. 248, Julio 31 de 1952, enmendada por la ley No 101 de 24 de mayo de 1995 y por la nueva ley de regulación de mejora nutricional según ordenanza ministerial No. 41, de julio de 1991, enmendada por la ordenanza ministerial No. 33 de mayo 25 de 1996)

(Japanese Ministry of health and Welfare, 2000)

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MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

USA A partir de 1993 se permite que se aleguen propiedades "que

reducen el riesgo de padecer enfermedades" en ciertos alimentos.

Autorización de declaración de beneficio es regulado por la FDA, siempre que existan evidencias científicas públicamente disponibles que demuestren la validez de la relación descrita en esa declaración.

Organismos Científicos Federales

Institutos Nacionales de la Salud. Centros para la Prevención y el Control de Enfermedades

Academia Nacional de las Ciencias.

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COMUNIDAD EUROPEA

MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

En la actualidad no existe una legislación armonizada sobre las alegaciones de salud, y por lo tanto las cuestiones relativas a dichas

alegaciones se resuelven a nivel nacional .

La legislación europea relativa al etiquetado prohíbe atribuir a los alimentos propiedades preventivas, terapéuticas o curativas, y la referencia a dichas propiedades.

OBJETIVO

Unificación un marco regulador en los estados miembros de la Unión Europea (UE)

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INGREDIENTES FUNCIONALES

Fibras alimentarías.

Oligosacaridos.

Alcoholes derivados de azucares.

Ácidos grasos poliinsaturados.

Péptidos y proteínas.

Glucósidos, isoprenoides y vitaminas.

Colinas (lecitinas).

Alcoholes y Fenoles.

Bacterias de ácido láctico.

Minerales y otros.

L. acidophilus L. rhamnosusS. cerevisiae E. faecium

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MERCADO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

JAPÓN

1998 126 Productos FOSHU

2000 174 Productos FOSHU US $ 2 Billones

1000 PRODUCTOS MÁS SIN APROBACIÓN FOSHU

AÑO PAÍS VENTAS ESTIMADO 2002 USA US $20.200 millones --------------

USA US$ 16 billones Japón US $ 11.7 billones.

2003 Unión

Europea

US $10.5 billones (total) Inglaterra: US$ 2.6 billones Alemania: US$ 2.4 billones Francia (US$ 1.4 billones Italia: US$ 1.2 billones.

US$ 33 billones

2004 Japón US$ 26.2 billones

Latinoamérica: crecimiento anual proyectado hasta 2010 del 6%.

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MERCADO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALESCOLOMBIA

ALPINA Desarrollo de YOX: $4000 millones Inversiones 2006: US $7 millones desarrollo de su línea de jugos. Proyecciones 2007: Inversión de US $6.3 millones: 17 AF.

Categoría Crecimiento total de la categoría

(%)

Crecimiento de productos saludables

(%)

Participación de saludables frente al volumen total

Diferencia de precio frente al promedio del

mercado Salsa de tomate 3,5 81 < 3% (10 – 20)%

Dulces 1 23 < 3% > 30% Gomas de

mascar 5 18 (3 – 7)% > 30%

Chocolate de mesa

5,5 16 (3 – 7)% > 30%

Refrescos en polvo

29 16 (7 – 15)% (10 – 20)%

Margarinas 2 13 (7 – 15)% (20 – 30)% Café soluble 4 12 (3 – 7)% > 30% Chocolatinas 4,5 10 < 3% < 10%

Leche larga vida 4,5 9 > 25% < 10% Jugos y Néctares -0,7 6 (7 – 15% (10 – 20)%

Cereales listos 5,5 3 > 25% < 10% Pan empacado 4 2 (7 – 15)% < 10%

Revista Dinero, mayo 2007

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MÉTODOS DE OBTENCIÓN ALIMENTOS FUNCIONALES

Alimento

Funcional

Alimento

TradicionalEliminación

Aumento

Adición

Sustitución

Ingeniería genética. Mejoras en las técnicas de cultivo y cría Incorporación a granel. Ingeniería de matrices:Impregnación a vacío

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Conjunto de técnicas que posibilitan la transferencia de genes entre especies diferentes de una forma más rápida que el cruce y

selecciónPROCESOS BIOTECNOLÓGICOS MODIFICACIÓN DEL MATERIAL HEREDITARIO

1) Cambios en las características de tipo agronómico2) Obtención de vegetales con mejores características de procesado.3) Aumento del valor biológico de los alimentos.

EJEMPLOS

Arroz con -caroteno y > [Fe]Soja rica en ácido oleico y pobre en ácidos grasos saturados.

Fresas con [ácido elágico]

INGENIERÍA GENÉTICA

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MEJORA DE TÉCNICAS DE CRIA Y CULTIVO

PRODUCCIÓN PRIMARIA

CULTIVOS DE VEGETALES O CRIA DE ANIMALES

FINALIDAD AUMENTAR EL VALOR BIOLÓGICO DE LOS ALIMENTOS Y PRODUCIR MEJORAS EN LA CALIDAD

EJEMPLOS

Huevos enriquecidos con omega 3.

Leche y carne de vaca con >> ácido linoleico conjugado (anticancerígeno/ antioxidante)

Carne de cerdo con > resistencia a la oxidación

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INCORPORACIÓN A GRANEL

TÉCNICA MÁS UTILIZADA INDUSTRIALMENTE

FACTORES IMPORTANTES

Pérdidas de los nutrientes tratamientos térmicos, operaciones mecánicas, transporte y almacenamiento.

EJEMPLOS

Leche (ω-3, Vitaminas A y D)Productos lácteos

Mantequilla o queso( vitaminas A, D, E)Bebidas de frutas o mixtas (minerales, vitaminas y fibras)

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INGENIERÍA DE MATRICES

MEDICINA

ALIMENTOS POROSOS

ALIMENTOS FUNCIONALES

La técnica de impregnación a vacío se presenta como una alternativa de la aplicación en la industria alimentaria para la producción de nuevos alimentos funcionales por las siguientes ventajas (Chiralt et al.,1999):

Cinéticas de transferencia de masa rápidas.

Mayor ganancia de solutos en tiempos cortos.

Mejor conservación del color.

Conservación del sabor y aroma del producto fresco (T, t ).

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IMPREGNACIÓN A VACÍO

El proceso de Impregnación a vacío (IV) permite introducir mediante el mecanismo hidrodinámico (HDM) en en matrices alimentarias cantidades controladas de una solución con componentes fisiológicos activos (CFA) en la estructura porosa de estas.

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BASES TEÓRICAS DEL MECANISMO HDM

1)1

1()( r

X

Ecuación de equilibrio para el HDM-DRP

1

)( 1

r

rXe

1r)X(

Sí = 0

Pvacío

)1( r

rXe)1(

)(

r

rXe

Pi = PC+ Patm

Sólido Gas Líquido

Vgo

AgV 1

Pi > Pext

1CX

1VXBgV 1 Pi = PC+ P1

2gVCX

Pi = P2 + PcVX

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IMPREGNACIÓN A VACÍO

Composición del tejido.

Estructura del tejido (tamaño y distribución de los poros).

Velocidad de flujo de gas y del líquido durante la acción del HDM.

Tamaño y forma de la muestra.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA IV

Cambios en la composición.

Cambios en propiedades mecánicas y estructurales.

Cambios en otras propiedades físicas. Propiedades ópticas. Propiedades térmicas.

Influencia en los procesos osmóticos.

CAMBIOS INDUCIDOS POR LA IV

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APLICACIONES DE LA IMPREGNACIÓN AL VACÍO

La incorporación de CFA en las estructuras porosas como frutas, hortalizas y tubérculos.

Los procesos de salado de quesos y pescado.

Los procesos de deshidratación osmótica.

La incorporación de crioestabilizantes o crioprotectores a frutas.

Desarrollo de productos a partir de subproducto de la industria alimentarias: corteza de frutas.

La ingeniería de matrices

Mecanismo efectivo en el desarrollo de nuevos productos

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MANZANA FORTIFICADA CON VITAMINA E

Manzana impregnada

Emulsión base

Cortés, 2004

Manzana fresca

EI

PC

ICE

I

PC

ICE

I

PC

IC

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MANZANA FORTIFICADA CON VITAMINA E

53.6 ± 4.90.45 ± 0.1263.1 ± 16.90.52 ± 0.1381.4 ± 9.30.67 ± 0.10180

51.7 ± 9.30.48 ± 0.0975.6 ± 14.80.63 ± 0.1280.4 ± 6.60.66 ± 0.0690

67.9 ± 8.50.60 ± 0.0675.8 ± 11.40.64 ± 0.0173.6 ± 12.70.65 ± 0.0860

64.2 ± 14.70.55 ± 0.1283.2 ± 23.00.67 ± 0.1691.2 ± 28.60.74 ± 0.1030

71.5 ± 11.00.68 ± 0.0975.0 ± 9.10.64 ± 0.0985.2 ±7.00.71 ± 0.0615

86.0 ± 16.80.72 ± 0.1286.0 ± 16.80.72 ± 0.1286.0 ± 16.80.72 ± 0.120

%RDC CVit.E %RDC CVit.E %RDC CVit.E

30ºC20ºC4ºCtiempo días

Cortés, 2004

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MANZANA CON PROBIÓTICOS

2000X2000X 7500X

750X750X

Puente, 2003

S. Cerevisiae

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RECUENTO EN MANZANA PROBIOTICA (UFC /ml)

3,45 * 1071,40 * 107Manzana Red chief impregnada con L.rhamnosus en mosto de uva

1,20 * 1081,98 * 108Manzana Granny Smith impregnada con L.rhamnosus en mosto de uva

3,7 * 1074,5 * 107Manzana Granny Smith impregnada con L.rhamnosus en zumo de manzana

5,3 * 1071,7 * 108Manzana Granny Smith impregnada con L. rhamnosus en leche

6,0 * 1092,8 * 109Manzana Granny Smith impregnada con S. cerevisiae en zumo de manzana

Teórico* Experimental

Recuento (UFC/ml)Experimento de impregnación a vacío

Puentes, 2003

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CORTEZA DE NARANJA ENRIQUECIDA CON -3

Emulsión

Disolución de Impregnación

%CDR en 100 g de corteza impregnada

X1 m3/m3

muestra X

m3/m3muestra

1

m3/m3muestra

m3/m3muestra

IV m3/m3

muestra

Isotónica ----------- 0.10 ± 0.08 0.39 ± 0.05 0.18 ± 0.02 0.16 ± 0.05 0.26 ± 0.01

Emulsión 1 2 0.27 ± 0.18 0.42 ± 0.08 0.16 ± 0.03 0.16 ± 0.08 0.29 ± 0.02

Emulsión 2 20 0.18 ± 0.05 0.26 ± 0.02 0.20 ± 0.03 0.09 ± 0.02 0.19 ± 0.01

Emulsión 3 80 0.20 ± 0.05 0.46 ± 0.19 0.11 ± 0.03 0.20 ± 0.20 0.33 ± 0.01

Corteza impregnada

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MANZANA ENRIQUECIDA CON Ca y Fe

Betoret, 2001

Disolución Ca Fe X

m3/m3muestra

m3/m3

muestra IV

m3/m3muestra

Ca Fe

1 0 0 0.25 ± 0.01 0.019 ± 0.008 0.225 ± 0.018 0 0

2 0 15 0.26 ± 0.01 0.084 ± 0.011 0.186 ± 0.010 0 21.2

3 0 50 0.21 ± 0.01 0.012 ± 0.002 0.21 ± 0.020 0 54

4 15 0 0.20 ± 0.04 0.040 ± 0.03 0.165 ± 0.010 13.6 0

5 50 0 0.18 ± 0.03 -0.009 ± 0.002 0.180 ± 0.020 46.2 0

6 15 15 0.21 ± 0.02 0.017 ± 0.004 0.202 ± 0.015 17.1 17.1

7 30 30 0.14 ± 0.01 -0.036 ± 0.006 0.187 ± 0.011 23.3 23.3

8 50 50 0.12 ± 0.01 -0.056 ± 0.007 0.183 ± 0.017 29.9 29.9

9 15 15 0.19 ± 0.03 -0.057 ± 0.011 0.186 ± 0.009 1.6 1.6

10 50 50 0.06 ± 0.02 -0.121 ± 0.005 0.187 ± 0.023 15.1 15.1

% IDR % IDR % IDR % IDR

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FORTIFICACIÓN DE HONGO COMESTIBLE CON Ca, Se y Vitamina C

CFA (mg de CFA / 100 g hongo fresco) % RDC

Ca 58.9 ± 0.6 7.3

Se 0.0254 ± 0.0001 42.3

Estado (mg de vit. C / 100 g hongo fresco). % RDC

Fresco 0.8 ± 0.1 0.10

0 – IV 24.1 ± 0.1 40.2

3 – IV 23.6 ± 0.1 39.4

6 – IV 23.4 ± 0.1 38.9

9 – IV 22.1 ± 0.1 36.9

12 – IV 21.5 ± 0.2 35.9

Cortes, 2006

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FUTURO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

Las principales tendencias para el desarrollo futuro de los alimentos funcionales están relacionadas con los siguientes hechos:

Los cambios en las expectativas y las actitudes de los consumidores.

El crecimiento del conocimiento sobre la relación dieta - procesos fisiológicos.

Los avances en la ciencia y tecnología de los alimentos.

Los cambios en las políticas reglamentarias.

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Misael Cortés Rodríguez

PhD. Ingeniería de Alimentos

Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín

MUCHAS GRACIAS

CATEDRA AGRARIAUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN

Facultad de Ciencias AgropecuariasDepartamento de Ingeniería Agrícola y Alimentos