nuevos retos en seguridad alimentaria: contaminantes...
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Nuevos retos en seguridad alimentaria: Contaminantes emergentes de procesado
Marta Mesías García Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN, CSIC)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Positivas Negativas
Color
Aroma
Sabor
Valor nutritivo
Aspectos toxicológicos
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
O
H C + R R NH 2
Grupo carbonilo Grupo amino
Tratamiento térmico Productos de la
reacción de
Maillard (PRM)
REACCIÓN DE MAILLARD
Biodisponibilidad mineral
Consecuencias
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Agentes quelantes
PRM Minerales Excreción
Disponibilidad
REACCIÓN DE MAILLARD
¿Adolescentes?
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
ADOLESCENCIA
Estirón puberal Pico de máximo crecimiento
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
ADOLESCENCIA
Pico máximo de masa ósea
Masa esquelética
Demandas de Fósforo
Osteoporosis
-
FÓSFORO
Pico máximo de masa ósea
Masa esquelética
Demandas de Calcio
Osteoporosis
-
CALCIO
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Crecimiento
Demandas de Zn y Cu
Desarrollo sexual e intelectual
Anemia
Osteoporosis
-
ADOLESCENCIA
COBRE y ZINC
Volumen sanguíneo
Demandas de Fe
Anemia
Sistema nervioso
Función cognitiva
-
HIERRO
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Dieta Mediterránea Alimentos procesados (PRM)
ADOLESCENCIA
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
¿Cómo afecta el consumo de una dieta
rica en PRM a la biodisponibilidad
mineral en adolescentes?
OBJETIVO
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Sujetos
Adolescentes varones sanos de la provincia de Granada, 11-14 años
Sin consumo de medicación, drogas (tabaco o alcohol)
Valoración del estado de salud:
Anamnesis: historia clínica
Encuesta de hábitos de vida y actividad física
Valoración antropométrica y analítica
Encuesta nutricional (recordatorio de 24h)
Selección: 20 sujetos (12,9 ± 1,1 años) Grupo A (n = 10)
Grupo B (n = 10)
METODOLOGÍA
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Diseño de las dietas
DH + ingestas recomendadas Dietas experimentales
Acercamiento a la dieta Mediterránea
Similares en energía y nutrientes
(programa informático “Alimentación y salud”)
Diferentes en la preparación culinaria de los alimentos
Habitual (DH): Recordatorio de 24 horas + frecuencia de consumo
METODOLOGÍA
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Exenta en lo posible de PRM
Dieta Blanca (DB)
Rica en PRM
Dieta Marrón (DM)
METODOLOGÍA
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Diseño experimental: Longitudinal cruzado
To T1 T2
DM Limpieza DB
A
To T1 T2
DM DB Limpieza
B
DH
DH
Etapa Basal Intervención Nutricional
14 días 14 días 40 días Grupo 3 días
METODOLOGÍA
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
1. Control de ingesta
PROYECTO PRM Recomendaciones y registro
Etapa blanca
Nombre: Antonio Rubio Nº: 1
Lee este cuadernillo detenidamente, en compañía de tus padres
2. Recogida de excretas (últimos días de cada etapa)
METODOLOGÍA
Ingesta mineral Excreción mineral
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Ingesta – Excreción heces → Absorción
Absorción
Ingesta = Digestibilidad
Retención
Ingesta = Biodisponibilidad
– Excreción orina → Retención
METODOLOGÍA
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Balance de Calcio
Dietas
0
10
20
30
40
50
DH DB DM
Digestibilidad
35,8 ± 5,1
46,7 ± 4,9* 43,3 ± 3,6*
24,7 ± 4,8
40,4 ± 5,1* 38,2 ± 3,6*
Dietas
DH DB DM
Biodisponibilidad
% A/I % R/I
RESULTADOS
Mesías y col. (2009)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
0
5
10
15
20
25
30
35
DH DB DM
Digestibilidad
% A/I
Dietas
7,8 ± 4,5
31,1 ± 3,8*a
11,0 ± 5,6b
Biodisponibilidad
Dietas
DH DB DM
% R/I
7,2 ± 4,5
30,7 ± 3,8*a
10,8 ± 5,6b
RESULTADOS
Mesías y col. (2009) Balance de Hierro
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
FÓSFORO
Delgado-Andrade y col. (2011)
Digestibilidad
% A/I
Dietas
Biodisponibilidad
Dietas
DB DM
% R/I
20.5 ± 3.7 %
11.0 ± 4.7 %
DB DM
65 ± 2.9 %
55.4 ± 3.9 %*
Balance de Fósforo
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
ZINC
ZINC - COBRE
% % * *
DB DM
COBRE
Mesías y col. (2012) Balance de Zinc y Cobre
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
El consumo de una dieta rica en
alimentos procesados NO afecta a la
biodisponibilidad del Calcio y del Zinc
en adolescentes varones
CONCLUSIONES
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
El consumo de una dieta rica en alimentos
procesados afecta negativamente a la
digestibilidad del Fósforo y a la
biodisponibilidad del Hierro y del Cobre
en adolescentes varones
CONCLUSIONES
Positivas Negativas
Color
Aroma
Sabor
Valor nutritivo
Aspectos toxicológicos
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
O
H C + R R NH 2
Grupo carbonilo Grupo amino
Tratamiento térmico Productos de la
reacción de
Maillard (PRM)
REACCIÓN DE MAILLARD
Consecuencias
FURANO ACRILAMIDA
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
FURANO
PUFAs Carotenoides Ácido ascórbico Azúcares Aminoácidos
Oxidación térmica Maillard Reaction
FURANO
Reactantes
Reacciones
(Yaylayan, 2006)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
FURANO
Carcinogenicidad y citotoxicidad (Animales de experimentación)
TOXICIDAD
Aroma + Volátil Características organolépticas
-
Posible carcinógeno para los humanos (Grupo 2B) IARC (1995)
Fórmula: C4H4O Peso molecular: 68 g/mol Punto de ebullición: 31°C
(EFSA, 2010; FAO/WHO, 2010; US FDA, 2004)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
FURANO
Según informe de la EFSA 2010
45 – 7000 µg/kg
0 – 250 µg/kg
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
FURANO
Volátil
Fórmula: C4H4O
Peso molecular: 68 g/mol
Punto de ebullición: 31°C
~ 0 µg/kg
7000 µg/kg
Tostado
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
FURANO
Molienda
Empaquetado/almacenamiento
Preparación de la bebida
Taza
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
FURANO
Molienda
Empaquetado/almacenamiento
Preparación de la bebida
Taza
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
FURANO
Tiempo de consumo
Agitación
Condiciones de almacenamiento
?
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
5 minutos
180 ng/mL
14.24 µg/taza 3.68 µg/taza
t = 5 t = 0
45 ng/mL
Ensayo 1. ¿Cuánto tardo en beberlo?
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Ensayo 1. ¿Cuánto tardo en beberlo?
180 ng/mL
3.5 min 5 min
42% 75%
105 ng/mL
45 ng/mL Café recién preparado
Si esperamos… El furano se reduce…
3.5 minutos un 42%
5 minutos un 75%
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
180 ng/mL
13.92 µg/taza 0.88 µg/taza
10 ng/mL
Ensayo 2. ¿Cuánto se agita?
65 ng/mL
4.48 µg/taza
5 minutos
t = 0 t = 0.5 min t = 5
0.5 min
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Ensayo 2. ¿Cuánto se agita?
180 ng/mL
0.5 min 5 min
64% 94%
Si removemos… El furano se reduce…
0.5 minutos un 64%
5 minutos un 94%
65 ng/mL
10 ng/mL
Café recién preparado
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
8 h
t = 0 t = 8
13.60 µg/taza 0.32 µg/taza
4 ng/mL
Tª ambiente
180 ng/mL
Ensayo 3. ¿Dónde se guarda?
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Ensayo 3. ¿Dónde se guarda?
16.80 µg/cup 10.56 µg/cup
135 ng/mL
2 días
t = 0 t = 2
T = 4°C
180 ng/mL
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Ensayo 3. ¿Dónde se guarda?
180 ng/mL
8 h 2 días
98% 25%
Si guardamos… El furano se reduce…
8 h en termo un 98%
2 días en frío un 25%
4 ng/mL
135 ng/mL
Café recién preparado
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
¿Cuánto puedo beber?
11 40
180
450
15
Margen de exposición
IDA: 2 µg/kg peso/día
Tazas/día
Positivas Negativas
Color
Aroma
Sabor
Valor nutritivo
Aspectos toxicológicos
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
O
H C + R R NH 2
Grupo carbonilo Grupo amino
Tratamiento térmico Productos de la
reacción de
Maillard (PRM)
REACCIÓN DE MAILLARD
Consecuencias
ACRILAMIDA
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Reacción de Maillard
Principal vía de formación de acrilamida
Mottram et al. (2002); Stadler et al. (2002)
+ O
H C R
Azúcar reductor (AR) Asparagina (ASN)
Tratamiento térmico
ACRILAMIDA
NH2
COOH NH2
O NH2
O
Tª > 120°C
Formación de acrilamida
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Alimentos que contienen ACR suponen el 38% de calorías en la dieta
FORMACIÓN DE ACRILAMIDA EN LOS ALIMENTOS
Se genera de forma natural durante el cocinado de los alimentos
Industrial Restauración colectiva Ámbito doméstico
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Informe final del Panel de Contaminantes de la Agencia Europea
de Seguridad Alimentaria (EFSA) (Junio 2015)
“acrilamida en los alimentos incrementa potencialmente el riesgo de
desarrollar determinados tipos de cáncer en todos los grupos de edad”
LA INGESTA DE ACRILAMIDA SUPONE UN
RIESGO PARA EL CONSUMIDOR
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Cosmética
Agua de consumo
Tabaco y contaminación ambiental
Alimentos
REGULACIÓN SOBRE ACRILAMIDA
Cosméticos: 100 µg/Kg
Agua de consumo: 0.1 µg/L
Aire zona trabajo: 30 µg/m3
Migración del envase: 10 µg/kg
IARC (1994)
Probable carcinógeno para
los humanos (grupo 2A)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Valores indicativos (Comisión Europea, 2013)
No hay legislación
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Estudios de toxicidad en animales
Daños en el ADN (efectos mutagénicos)
Altos niveles de exposición a través de la dieta
Preocupación por sus efectos carcinogénicos en humanos
Desde el 2002:
Centros de investigación
Organismos Internacionales
Agencias de Seguridad Alimentaria
Sector industrial
OBJETIVO FINAL
Reducir la exposición a acrilamida
Formación
Niveles
Exposición
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
A NIVEL INDUSTRIAL
“Caja de herramientas” (Food Drink Europe)
Azúcares reductores Asparagina
Levaduras Otros ingredientes (ej. cationes divalentes) pH Dilución / tamaño de partícula Fermentación
Entrada térmica & humedad Asparaginasa Pre-tratamiento Color del producto final Textura / sabor
Guía del consumidor
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
A NIVEL DE RESTAURACIÓN
? A NIVEL DOMÉSTICO
?
¿Exposición real a acrilamida?
A NIVEL INDUSTRIAL CONTROL
FUERA DEL HOGAR DENTRO DEL HOGAR
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
NIVELES DE ACRILAMIDA EN LOS ALIMENTOS
Café y derivados Café y derivados Patatas fritas
Cer
eale
s d
e d
esay
un
o
2500
2000
1500
1000
500
0
Acr
ilam
ida
(µg/
kg)
Sust
itu
tos
de
café
Pat
atas
ch
ips
Pan
de
gen
gib
re
Caf
é to
stad
o
Gal
leta
s d
ulc
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Pal
om
itas
Pat
atas
fri
tas
Pan
cru
jien
te
Gal
leta
s
Ch
oco
late
Gal
leta
s in
fan
tile
s
Pan
Ch
oco
late
par
a u
nta
r
Stadler & Scholz (2004); IRMM (2006)
Café y derivados Patatas fritas Cereales
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Acrilamida en cereales de desayuno en España
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Acr
ilam
ida
(µg/
kg)
< 62 – 803 µg/kg
Rufián-Henares y col. (2006)
Valor indicativo
8 de 60 > 400 µg/kg (13%)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
0
500
1000
1500
2000
2500
acry
lam
ide (
µg
/kg
)
Acrilamida en galletas en España
< 30 – 2085 µg/kg
Rufián-Henares y col. (2007)
Valor indicativo
16 de 62 > 500 µg/kg (26%)
Acr
ilam
ida
(µg
/kg)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
¿Efectividad de las estrategias de mitigación?
Mesías M. & Morales F.J. Food and Chemical Toxicology 81 (2015) 104–110.
Arribas-Lorenzo G. & Morales F.J. Food Additives and Contaminants 26 (2009) 289–297.
Rufián-Henares J.A. & Morales F.J. Food Chemistry 97 (2006) 555–562.
Determinación del contenido de acrilamida en patatas fritas tipo chips comercializadas en España
2014 2008 2004
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Patatas fritas tipo chips adquiridas en distintos supermercados
40 bolsas de patatas
Tradicionales (sin sabores o aromatizantes)
Mesías & Morales (2015)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
RESULTADOS
0
500
1000
1500
2000
2500
Acr
ilam
ida
(µg
/kg)
*
*
2014 Media ± SD (n = 2)
Valor indicativo
Acrilamida en patatas fritas tipo chips
Mesías & Morales (2015)
108 – 2180 µg/kg
7 de 40 > 1000 µg/kg
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
0
2000
4000
6000
2014 2008 2004
Acr
ilam
ida
(µg
/kg)
Menor contenido +
Menor variabilidad
Efectividad de las
estrategias de mitigación
a nivel industrial
630 µg/kg 1484 µg/kg 740 µg/kg
2180
2622
5492
57.6% (2004)
14.6% (2008)
Acrilamida en patatas fritas tipo chips
Mesías & Morales (2015)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
¿QUÉ FACTORES INFLUYEN EN LA
FORMACIÓN DE ACRILAMIDA EN UNA
PATATA FRITA?
↑ Precursores (AR + ASN) ↑ Temperaturas
↑ Acrilamida
Materia prima Manipulación Fritura Punto final
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Materia prima
Manipulación
Fritura
Punto final
Nivel de precursores (Factor limitante)
- Variedad, fertilizantes, recolección
Almacenamiento
↓ Tª (< 8°C) ↑ azúcares reductores
500
400
300
200
100
0 0 200 400 600 800 1000
Acr
ilam
ida
(µg
/kg)
Glucosa + fructosa (mg/kg) Amrein et al. (2003)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Tipo de corte
Remojo en agua
Remojo en agua ↓ azúcares
Materia prima
Manipulación
Fritura
Punto final
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Tiempo
Temperatura
6000
5000
4000
3000
1000
0
Acr
ilam
ida
(µg
/kg)
140
2000
150 160 170 180 190 200 210 220
Tiem
po
de
frit
ura
(min
)
7
6
5
4
3
2
1
Temperatura (°C)
Tª > 180°C ↑ acrilamida
Materia prima
Manipulación
Fritura
Punto final
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Color
20 30 40 50 60 70 80
Valor L (Luminosidad)
0
1000
2000
3000
Acr
ilam
ida
(µg/
kg)
Materia prima
Manipulación
Fritura
Punto final
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
PATATAS ALIMENTOS EMPANADOS PAN/TOSTADAS
“ GO FOR GOLD”
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
“Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control”
A nivel industrial…
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
DISPONIBILIDAD
Distintas aplicaciones culinarias Almacenamiento - Manipulación
Condiciones de fritura - Punto final
Variedad
Almacenamiento
Composición
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
6 bolsas de patatas “especial freír” x 3 (Febrero, Marzo, Abril) = 18
Cadenas de supermercados Mayorista
#01 #02 #03 #04 #05 #06
OBJETIVO: ¿Exposición a acrilamida?
Mesías y col. (2017)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
n = 3
0,8 x 0,8 x 6 cm
150°C 4 min + 180°C 2 min
Bastones Fritura en dos ciclos
Control de la manipulación y del proceso de fritura
Azúcares reductores
Acrilamida Color
Acrilamida ↔ Origen
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Establecimientos Mes 1 Mes 2 Mes 3
#01 Caesar Caesar Caesar
#02 Monalisa Monalisa Monalisa
#03 Caesar Caesar Monalisa
#04 Caesar Caesar Caesar
#05 Milva Milva Caesar
#06 Agria Agria Agria
Variedades
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
~ 2800 µg/kg
25 µg/kg
600
Valor indicativo
Niveles de acrilamida en las patatas fritas
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
3 mg/g
FDE (2009)
Variedad Caesar Niveles de azúcares reductores
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
r = 0.732
3
600
Relación azúcares reductores - Acrilamida
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Agria
Relación Color - Acrilamida
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
#01 #02 #03 #04 #05 #06
Acr
ilam
ida
(µg
/kg
pes
o/d
ía) 2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Estimación de la exposición a acrilamida
0,02 – 2,50
µg/kg peso/día
ESTABLECIMIENTOS
Mesías y col. (2017)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Incidencia de las operaciones de fritura doméstica y de restauración colectiva en la exposición a nuevos
contaminantes químicos de procesado
SAFEFRYING
Programa Estatal de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
0
200
400
600
0 2 4 6 8
Relación ASN/AR
AC
R (
µg
/kg)
Acr
ilam
ida
(µg/
kg)
1 2 3 4 5 6
Formulaciones
Acrilamida en pan rallado
(cobertura de empanados)
Rebozados
Mesías y col. (2016) 180°C 3 min
Col. Socio Industrial
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Rebozados
Obtención de pan rallado
(Casero / comercial)
(n = 35) (n = 23)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Acrilamida en pan rallado (Cobertura de empanados) A
crila
mid
a (µ
g/k
g)
Caseros Comerciales
46 – 822 µg/kg
180°C 3 min
Valores medios 111 ± 3.5 µg/kg 332 ± 177 µg/kg
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Patatas fritas
OBJETIVO: ¿Exposición a acrilamida en los hogares?
BADAJOZ VALENCIA
MADRID
n = 73
Nov–Dic 2016
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
HÁBITOS DE FRITURA DE
PATATAS
Encuesta a nivel
doméstico ENCUESTA
Hábitos de fritura
Materia prima Manipulación Fritura Punto final
Composición Acrilamida Tipo de aceite
Patatas fritas
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Niveles de acrilamida en patatas fritas a nivel doméstico
Badajoz Valencia Madrid Global
Acr
ilam
ida
(µg
/kg)
24 – 3640 µg/kg
28 de 73 > 600 µg/kg (40%)
RESULTADOS
PRELIMINARES
Feb 2017
Valor indicativo
Valor medio 645 µg/kg
Mediana 446 µg/kg
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
REDUCIR LA EXPOSICIÓN A ACRILAMIDA
Siguientes pasos…
Identificación de factores → DENTRO DEL HOGAR
Estudio en RESTAURACIÓN → FUERA DEL HOGAR
OBJETIVO FINAL → Elaboración de Guía de buenas prácticas
Cadenas de distribución → etiquetado adecuado
EDUCACIÓN → comunicación del riesgo
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
La alimentación no está exenta de riesgo, por lo que debe valorarse dentro de un contexto riesgo / riesgo, riesgo / beneficio
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición
Marta Mesías Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN, CSIC)
MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN