Tecnologías de fermentación para conservar alimentosnaturalmente

ILSI Mesoamérica - Simposio Aditivos Alimentarios - May 2018, San José, Costa Rica

Evolución de los conservantes naturales

Disclaimer

“Las opiniones expresadas son del presentador, y no reflejan

aquellas del Instituto Internacional de Ciencias de la Vida – ILSI

Mesoamérica o de ILSI Global.”

2

Conservabilidad de los alimentos ?

• Los alimentos son perecederos Funcion pH (ie carne = 5.5-5.8) / Funcion Aw (ie carne =

0.99) (+ temperatura)➢ Crecimiento microbiológico (alteraciones, riesgo)

En presencia de O2 (+ temperatura)➢ Oxidación (lípidos, pigmentos, proteínas)

A. Clinquart

et al.

parametros

INTRíNSECOS(ex. : AW, pH)

Crecimiento de

microorganismos

Alterantes - patógenos

parametros

EXTRíNSICO(ex. : T°, O2)

Mecanismos de

alteración

no microbianos

Conservabilidad

de los alimentos

4

Mezclasorgánicas

BacteriocinasFermentos

Fermentación natural conservación alimentos

Millares de mini-plantas produciendobillones de moléculas útiles

Cultivos

Evolución de los conservantes

Critérios de aplicación de conservantes en alimentos

• Vida útil (shelf life) – formulaciones - condiciones

• Salud: redución de sodio/azúcar/grasa/nitritos…

• Conservantes naturales y clean label

• Dosificación reducida polvos concentrados

• Costo de aplicación – costo en PT

• Seguridad alimentaria - inocuidad

6

TIPO Gram +

ORIGEN Omnipresente

TEMPERATURA

Psicotrópica (crece en

temperaturas de refrigeración y

hasta 60°C)

pH 4.4 - 9.4

RESISTENCIA (Aw) Actividad del agua baja (>0.92)

REQ. OXIGENiO Facultativa anaeróbica

CARACTERÍSTICA “mala competidora”

Eliminada por los tratamientos térmicos de los procesos

de producción

Inocuidad Listeria monocytogenes

Inocuidad Níveles de riesgo LPC - RTE

• Muy alto riesgo – Deli meats (jamón, pavo, mortadela

rebanados), hotdogs

• Alto riesgo – productos lácteos , pates, quesos

frescos, pescado ahumado, leche

• Riesgo moderado – mariscos RTE, ensaladas de

carnes, salchichas secas, frutas y verduras

• Bajo riesgo– pescados en salmuera

• Muy bajo riesgo – productos lácteos cultivados,

quesos duros y procesados, helados y otros productos

lácteos congelados

Inocuidad Food borne diseases (USA)

Impacto anual estimado de algunas infecciones en la salud humana

Patógeno Enfermedad Casos fatales

Campylobacter 2,453,926 124 0.1%

Salmonella 1,412,498 582 0.8%

E. coli O157:H7 73,480 61 0.8%

Listeria 2,518 504 20.0%

Mead P, et al, Emerging Infectious Diseases

10

Inocuidad Common foodborne pathogens

•Bacillus cereus •Campylobacter jejuni•Clostridium botulinum: canned goods•Clostridium perfringens•Cryptosporidium parvum: contaminated water •Escherichia coli 0157:H7: ground beef, vegetables•Giardia lamblia: contaminated water •Hepatitis A •Listeria monocytogenes: RTE meats •Norovirus, Norwalk virus: most common: raw oysters, shellfish, water, ice, salads•Salmonella: Chicken, Pet Food •Shigella•Staphylococcus aureus: ham, tongue, poultry, dressing, gravy, eggs, potato salad, cream sauces, sandwich fillings•Toxoplasma gondii: Cat, rodent or bird feces, raw food •Vibrio: seafood/fish •Yersinia: pork, other raw meats

www.extension.iastate.edu/foodsafety/pathogens

Inocuidad Estatus

“The battle with this organism (Listeria)

has caused more change for

producers of RTE deli meat products

than any one single factor or event in

the last 30 years. Our scars are

numerous and deep.”

Dr. John Butts

V.P. Research

Land O’ Frost

« Cette diminution régulière (des occurrences maladies originaires des aliments) est due

aux efforts des professionnels, sous l’égide des services de contrôle, notamment grâce au

recours généralisé aux méthodes HACCP (Analyse des risques et maîtrise des points

critiques), pour la maîtrise du risque des pathogènes. Les industriels ont fait des efforts

gigantesques, mais le risque zéro n’existe pas. »

Anne-Marie Vanelle, sous-directrice de l’hygiène alimentaire à la Direction générale de

l’Alimentation (DGAL) – Ministère de la Santé Publique.

Fase Lag

Fase LogFase de declino

Fase Estacional

Tiempo

BactericidasBacteriostáticos

Vida util bacteriostáticos vs bactericidas

• Sin alteraciones físicas, químicas o organolépticas: acción de microorganismos y/o

reacciones químicas y/o físicas (RDC 12 Anvisa)

13

Vida útilMezclas orgánicas y fermentos en cárnicos

0

1

2

3

4

5

6

7

0 7 14 21 28 35

Log U

FC

/g

Día

Prueba desafío para Listeria innocua en salchichas almacenadas a 6-7 °C

Control DN47 (0.5%) AN50 (0.5%)

FV100 (0.3%) DN4 (2.2%) Tolerancia

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 7 14 21 28 35

Log U

FC

/gDía

Desarrollo de bacterias ácido lácticas en salchichas de pollo

empacadas al vacío almacenadas a 6-7 °C

Control DN47 (0.5%) AN50 (0.5%)

FV100 (0.3%) DN4 (2.2%) DN47 (0.3%)

Resultados en quesos ricotta

• La nisina presenta excelentes

resultados contra Listeria en ricotta

• NB : Aspectos legales

La nisina es autorizada para la aplicación en quesos en

50 países pero hay que considerar las regulaciones

según las aplicaciones de la nisina

Vida útilAplicación de nisina en lácteos

2

3

4

5

6

7

8

9

0 4 7 11 15 20 26 35 42 49 55 63 70

Log C

FU

/mL

Days

Impact of nisine against Listeria monocytogenesin ricotta cheese at 6 to 8°C

Control

Galacin Nisin™ 50mg/L

Galacin Nisin™ 100 mg/L

Ricotta control

Ricotta nisina 1.25ppmRicotta nisina 1.25 ppm

Ricotta nisina 2.50 ppm

RegulacionesAutoridades => conservantes

“There are certain things that only a government can do. And one of those things in ensuring that the foods we eat …are safe and don’t cause harm.“US Food Safety Modernization Act (January 4 2011)

• Antimicrobianos, conservantes o reguladores de acidez que se pueden usar o no + rotulación

• Criterios para que un alimento pueda ser considerado adecuado o inadecuado para el consumo humano

• Niveles máximos de macronutrientes - sustancias no deseables + rotulación

RegulacionesMarco legal de los conservantes

Regulaciones

• Generales

EUR Reg 1333 (general)

Reglamento Técnico Centroamericano. Alimentos y Bebidas procesadas. Aditivos Alimentarios

• Especificos (ie : cárnicos)

Anvisa Portaria 1004 (cárnicos)

CFR FDA 71.20 (cárnicos)

• Lista positiva de los ingredientes permitidos en formulacionesde alimentos

16

RegulacionesPortaria 1004 Anvisa

Matrix

17

Acid

ula

nte

s

Regula

rizadore

s de a

cid

ez

Anti

oxid

ante

s

Aro

mati

zante

s

Cora

nte

s

Conse

rvante

s

Em

uls

ific

ante

s

Est

abiliz

adore

s de c

or

Est

abiliz

ante

s

Esp

eçante

s

Realç

adore

s de s

abore

s

Um

ecta

nte

s

Carne in natura

Carne congelada

Industrializados frescais

Industrializados produtos secos, curados

Industrializados produtos cozidos

Produtos salgados crus

Produtos salgados cozidos

Conservas e semiconservas

CATEG

ORIA

S

FUNCIONES INGREDIENTES

Carga microbiológica inicial

• Vida util : sin alteraciones físicas, químicas o organolépticas: acción de

microorganismos y/o reacciones químicas y/o físicas

• Limites máximos conocidos de seguridad alimenticia :

Mesófilos: 106 UFC/g

Coliformes a 45ºC: 103 UFC/g

Estaf. coag. positiva: 103 UFC/g

Clostridium sulfito reductor a 46ºC: 102 UFC/g

Salmonella: Ausencia en 25g

Bacterias lácticas (LAB): <102 UFC/g

• pH

punto isoeléctrico de la proteína exudación-sineresis

Perdida de vacío: permeabilidad al O2

Crecimiento microbiológico

RegulacionesRDC12 : alimentos adecuados para consumo

Bioconservación Introducción

19

Mezclasorgánicas

BacteriocinasFermentos

Aplicación de un antimicrobiano natural o de un microorganismo para extender la vida útil o inactivarpatógenos en alimentos

Cultivos

BioconservaciónAplicación tradicional

20

Bacterias lácticas

( LAB )Micro-Coccaceae

Cepas• Lactobacillus

• Pediococcus

• Micrococcus

• Staphylococcus

Beneficios

• Producción de ácido

láctico (pH)

• Seguridad alimentaria

(Bacteriocinas)

• Reducción de la oxidación

de grasas

• Desarrolla el sabor

(producción de

aminoácidos)

• Creación del color rojo

• Reducción de la oxidación

de grasas

Consume

• Azúcares (vários tipos)

• Peróxidos

• Grasa / proteínas

• Nitratos

• H2O2

After 1 week of drying

BioconservaciónFermentos composición

21

Fermentos

Composición de los fermentos (azúcares cultivados) :azúcares residuales, ácidos orgánicos y aminoácidos (sabores) derivados

de los procesos de fermentación natural

Estos elementos resaltan sabores en los productos cárnicos, lo que

permite reducir la sal en las formulaciones

Bioconservación DeclaraciónVinagres - Aromas naturales

❖ Los fermentos son declarados :❖ en Europa = vinagres (tamponados, en polvo), aromas

naturales (Eur. Dir. 88/388)❖ en USA = vinagres (tamponados, en polvo), aromas naturales

(FSIS Dir. 7120.1 Amend. 18)❖ en Brasil = aromas naturales de transformación (aroma natural

de vinagre) (RDC 2/2007)

❖ Además, la combinación de los ácidos orgánicos derivados de losdiferentes procesos de fermentación natural tiene efectosantimicrobianos a baja concentración

❖ Fermentos : Azúcares residuales + ácidos => reacción

❖ Resalta sabor de las proteínas cárnicas

❖ Bajar la sal

BioconservaciónAplicación en salchicha cocida

23

Ingredientes CONTROL (%) Lactato de sódio

2% (%)

Fermento liq0,8% (%)

CMS Frango 58,6 57,47 58,27

Carne suina 8,00 8,00 8,00

Proteinas texturizadas de soja 4,00 4,00 4,00

Água 12,00 11,20 11,60

Gordura suina 2,50 2,50 2,50

Amido de batata 2,00 2,00 2,00

Espeçarias 1,00 1,00 1,00

Sal 0,85 0,85 0,85

Glutamato de sódio 0,60 0,60 0,60

Trifosfato de sódio 0,30 0,30 0,30

Sal de cura 1,80 1,80 1,80

Ascorbato de sódio 0,03 0,03 0,03

Fumaça líquida 0,25 0,25 0,25

Gelo 8,00 8,00 8,00

Galaflow SL60 2,00

Galimax Flavor VK-50 0,80

Total 100,00 100,00 100,00

BioconservaciónAplicación en salchicha cocida

24

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Log C

FU

/g

Days

Development of the aerobic plate count (ISO 4833) at 4°C under vacuum condition during 74 days

CONTROL

SL60 2%

Fermento 0,8%

Objetivo de reducción de sodio

Ingestion diaria de sodio

• Consumo actual ? : 12g sal /día = 4,68g Na /día

• Ideal ? : 5g sal /día = 1,95g Na /día

25

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Ingestión diaria de sódio

FOP

26

Después de la sal, los reguladores de pH (conservantes) son los

mayores aportadores de Na

Reducción de sodioFuentes de sodio en productos cárnicos

IngredientesDosificación

(%)

Concentración

sodio (%)

Contribución

de sodio

Contribución de

sodio (%)

Carnes res, cerdo, aves __ 0,1

Sal 1,5 39,3 58,95 49,54%

Regulador de pH (Lactato de

sodio) 2 20,5 41 34,45%

Tripolifosfato de sodio 0,3 31,2 9,36 7,87%

Glutamato 0,4 13,6 5,44 4,57%

Ascorbato/ eritorbato de sodio 0,3 11,6 3,48 2,92%

Nitrito de sodio 0,015 33,3 0,5 0,42%

Nitrato de sodio 0,015 27,1 0,407 0,34%

Estrategias reducción de sodio

• Reducción sencilla de la sal

• Modificación de la forma física de la sal Granulometría más fina

• Uso de sales substitutos KCl CaCl2 MgCl2 Lactato de potasio Lactato de sodio más eficiente ( dosificación) Mezclas orgánicas en polvo ( dosificación)

• Uso de realzadores/reforzadores de sabor Aminoácidos Produtos de fermentación (fermentos - aromas naturales)

28

Origen de los fermentos

29

Fermentos :

Aromas naturales, azucares cultivados (cultured

sugars) o vinagres

Composición :

Ácidos orgánicos, azucares residuales, aminoácidos producidos por

los procesos naturales de fermentación

Beneficios :

- Vinagre - Aroma natural : resalta el sabor natural y casero

- Antimicrobianos naturales : aumentan la estabilidad

microbiológica

Objetivo : panes, boleria (salada y dulce), carnes, salsas y aderezos sin conservante

Fermentos aplicacionesPan de caja sin conservante

Sustitución del propionato por fermento y eliminación del sorbato

• Pan de caja rebanado, envase plástico

• Dosificaciones propionato 0.12% y asperción con solución

etanol/sorbato a la salida del horno

• Prueba de fermento en formulación : 0.12%, 0.18%, 0.24%

• Shelf life 21 days

30

control test 1 test 2 test 3

V100 0.12% 0.18% 0.24%

propionato 0.12%

sorbato tratado

Shelf life 21 days 19 days 21 days 21 days

Obs

sensoriales

15 days sabor

a ácido

Fermentos aplicacionesMuffins naturales

• Eliminación del propionato de sodio en formulaciones de

muffins, tortas, brownies

• Vida útil 30 días alcanzada

• Acidificación

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Fermentos aplicacionesSalsa de tomates sin conservantes

Salsa de tomate – pouches de ml

• Producido a temperatura ambiente

• pH 3.4 – 3.8

• Dosificación fermento 0.5%

• Aplicación de todos los ingredientes, pH estable => adición del

fermento (evitar efecto tampón a pH 3.8)

• pH ideal < 3.8

• 3.8 < pH ok < 4.4

• pH delicado > 4.4

32

Fermentos aplicacionesSalchicha CAM

33

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 7 14 21 28 35

Log U

FC

/g

Día

Desarrollo de bacterias ácido lácticas en salchichas de pollo empacadas al vacío almacenadas a 6-7 °C

Control FV100 (0.3%) DN4 (2.2%)

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Tecnologías de fermentación para conservar

alimentos naturalmente

Denis Wiliquet

GalacticEmail : denis.wiliquet@lactic.com

Evolución de los conservantes naturales