Envases activos e inteligentes en el sector cárnico

En la actualidad, los envases se utilizan para proteger el producto del deterioro ocasionado por el ambiente externo, para comunicarse con el consumidor como herramienta de marketing, para favorecer un uso más sencillo y un ahorro de tiempo, y como contenedor de productos de varios tipos y tamaños. Sin embargo, dichas funciones no son excluyentes (Yam y cols., 2006). El envase es para la conservación de los alimentos un factor muy importante, por eso está siempre en continua innovación. Los envases activos e inteligentes serían un ejemplo de las últimas novedades en este campo.

Envases activos

Se conocen como activos los envases que incorporan ciertos aditivos (ya sea en el interior del envase, adherido a los materiales del envase o formando parte de los mismos) con el objetivo de mantener o extender la calidad del producto y su vida útil. Aunque en EE UU y Japón existen numerosos ejemplos de alimentos empaquetados en envases activos, en Europa, si bien van empezando a aparecer en el mercado, no constituyen una práctica generalizada, siendo en la mayoría de los casos objeto de investigación. De esta manera, hasta mayo de 2009 no se publicó el Reglamento N450/2009 “sobre materiales y objetos activos e inteligentes destinados a entrar en contacto con alimentos”.

El uso de absorbedores de oxígeno para reducir el oxígeno residual tras el envasado puede minimizar la aparición de malos olores y sabores, cambios de color y pérdidas nutricionales por oxidación

Existe cierta variedad de envases activos disponibles para carne y productos cárnicos crudos, cocidos y curados, como absorbedores de gases, de humedad y envases antimicrobianos. Normalmente, la carne a nivel comercial se envasa en MAP (Modified Atmosphere Packaging), para lo cual se utiliza una mezcla de gases específica a base de nitrógeno, dióxido de carbono y oxígeno. La principal función del oxígeno en el envasado de la carne fresca es mantener la concentración de oximioglobina muscular, responsable de su color rojizo. Sin embargo, en el caso de los productos cárnicos, no es un requerimiento el envasado con algo de oxígeno. De hecho, una elevada concentración de oxígeno en el interior del envase puede facilitar el crecimiento microbiano, así como la aparición de malos olores y sabores, cambios de color y pérdidas nutricionales, debido al desarrollo de reacciones de oxidación, causando una significativa reducción en la vida útil de los alimentos. Con el uso de absorbedores de oxígeno para reducir el oxígeno residual tras el envasado, dichos cambios pueden ser minimizados (Vermeiren y cols., 1999).

Estructuralmente los absorbedores de oxígeno pueden tener forma de pequeños sacos, etiquetas, tarjetas, estar adheridos al revestimiento de cierre o concentrados y la mayor parte de los que existen comercialmente están basados en la acción de oxidación del hierro (Smith y cols., 1990; revisado por Kerry y cols., 2006). Este es el caso de Ageless^® (Mitsubishi Gas Chamical Co., Japón), el más común de los comercialmente disponibles, tratándose de saquitos destinados a reducir la concentración de O₂ por debajo del 1%.

La utilización de absorbedores de oxígeno limita el crecimiento microbiano y mejora la estabilidad oxidativa de los productos cárnicos, aumentando la vida útil (Martínez y colaboradores, 2006). Otra alternativa son las etiquetas absorbedoras de O₂ como ATCO^® (Emco Packaging Systems), muy utilizados en jamón cocido loncheado y Oxysorb^® (Pillsbury Co., EE UU). Por otra parte, los absorbedores de Cryovac^® OS000^TM (Cryovac Division, EE UU) y ZERO2^TM (CSIRO, Australia, en colaboración con VisyPack Food Packaging, Australia) están ambos incluidos en el film, lo cual minimiza el rechazo por parte del consumidor, disminuye los costes y evita un consumo accidental de su contenido. Dichos absorbedores son muy útiles en multitud de productos cárnicos, curados, ahumados y/o loncheados (Kerry 2006).

En el envasado de productos cárnicos es deseable una alta concentración de CO₂ con la misión de inhibir el crecimiento microbiano. Hay productos comercialmente disponibles, como Ageless G^® (Misubishi Gas Chemical Co., Japón) y FreshPax^® (Multisorb Technologies Inc., EE UU), que combinan la emisión de CO₂ con la absorción de O₂. Sin embargo, Verifrais^TM (SARL Codimer Paris, Francia) es un emisor de CO₂ que puede usarse independientemente. No obstante, su uso comercial debe estudiarse en profundidad antes de su aplicación (Sivertsvik, 2003).

Los controladores de humedad son, probablemente, los envases activos más generalizados. El principal propósito de controlar la humedad es disminuir la actividad de agua del producto. Numerosas compañías fabrican absorbedores de humedad como Cryovac^®Dri-Loc^® (Australia; Figura 1), Toppan^TM (Japón), y Fresh-R-Pax^TM (Maxwell Chase Technologies, LLC, EE UU).

Los envases antimicrobianos están basados en el uso de agentes antimicrobianos unidos, incorporados, inmovilizados o adheridos a la superficie del envase. Existen revisiones científicas muy completas acerca de la variedad y actividad de los antimicrobianos (Appendini y Hotchkiss, 2002; Suppakkul y cols., 2003). Los principales agentes antimicrobianos cuya aplicación se ha estudiado son el ácido anhídrico, alcohol, bacteriocinas, quelantes, enzimas, ácidos orgánicos o polisacáridos. Comercialmente también existen concentrados (AgION, AgION Technologies LLC, EE UU), extractos (Nisaplin^® -Nisin-, EE UU) y films (Microgard^TM Rhon-Poulenc, EE UU) con actividad antimicrobiana. Los envases antimicrobianos son poco frecuentes a nivel comercial, con la excepción de Japón, donde la zeolita sustituida con plata ha sido ampliamente incorporada en los films (Kerry y cols., 2006). Especial mención merecen los antimicrobianos naturales ya que presentan menor rechazo por el consumidor debido a la menor percepción de riesgo.

Envases inteligentes

El envase inteligente podría definirse como un sistema que monitoriza las condiciones de los alimentos envasados para dar información sobre la calidad de los mismos durante el transporte y almacenamiento. Normalmente constan de sensores e indicadores que, por lo general, se incluyen en envases MAP o al vacío. El control de la presión parcial de los principales gases en el espacio de cabeza sirve como indicador del estado de la carne. Los perfiles de los gases van variando a lo largo del tiempo y dependen del tipo de producto, la respiración, el material del envase, el tamaño del mismo, los ratios de volumen, las condiciones de almacenamiento y la integridad del envase (Kerry y cols., 2006).

• Sensores

Un sensor es un sistema que se usa para detectar, localizar o cuantificar energía o materia, dando una señal para la detección o medida de una cualidad física o química (Kress-Rogers, 1998a). Un sensor debe ser capaz de mandar una señal en continuo.

Entre ellos se encuentran los sensores de gases. Se trata de aparatos que responden reversible y cuantitativamente a la presencia de un analito gaseoso cambiando un parámetro físico del sensor y que es monitorizado por un aparato externo.

Otro tipo de sensores muy interesantes en el sector cárnico son los biosensores. Son aparatos compactos que detectan, graban y transmiten la información relativa a las reacciones biológicas (Yam y cols., 2005). Dichos aparatos consisten en un biorreceptor (normalmente materiales orgánicos como enzimas, antígenos, microbios, hormonas, etc.) específico para el analito de interés y un transductor (que puede ser electroquímico, óptico, colorimétrico, etc.) que convierte la señal biológica en una respuesta cuantificable. El gran potencial de los biosensores se debe a su especificidad y su fiabilidad (Kerry y cols., 2006), si bien su comercialización es escasa y precisan mayor desarrollo y distribución.

Los primeros biosensores disponibles para su comercialización fueron: ToxinGuard^TM (Toxin Alert, Ontario, Canadá), que basándose en el uso de anticuerpos, es capaz de detectar Salmonella spp., Campylobacter spp., E. coli 0517 y Listeria spp.; así como Food Sentinel System^TM (SIRA Technologies, California, EE UU) que detecta en continuo mediante reacciones inmunológicas cambios microbiológicos que se pueden reflejar en el código de barras (figura 2).

• Indicadores

Un indicador es una sustancia que señala la presencia o ausencia de otra o el grado de reacción entre dos o más, por medio de un cambio característico, principalmente el color.

Un indicador de integridad o escape da información acerca de la integridad del envase a través de toda la cadena de distribución. El indicador puede ser formulado como una etiqueta, una tinta impresa, una tableta o puede ser laminado en el film polimérico. Además varias compañías (Ageless Eye^®, Vitalon^®, y SamsoChecker^®) producen indicadores de O₂, cuya principal señal es la confirmación del correcto funcionamiento de los absorbedores de O₂, pero que indirectamente también indican la pérdida de estanqueidad del envase.

En el caso de los indicadores de frescura, la información acerca del estado del envase sería directa, debido a un cambio observable producido por el crecimiento microbiano o cambios químicos en el producto (Smolander, 2003). Si bien este tipo de indicador sería muy atractivo para la comercialización de carne fresca y derivados, no existen diseños comercialmente disponibles para carne. Además, una mayor correlación entre los indicadores y la calidad y seguridad es necesaria para que se generalice su uso.

Un indicador de tiempo-temperatura (ITT) es un dispositivo usado para mostrar un cambio dependiente del tiempo y de la temperatura que es cuantificable, el cual refleja el historial de temperaturas parcial o total de un producto. Su funcionamiento se basa en cambios químicos, mecánicos, electromecánicos, enzimáticos o microbiológicos, que se expresan como una respuesta visible en forma de deformación mecánica, desarrollo del color o movimiento del mismo.

Debido a la sensibilidad de los productos cárnicos a la temperatura, los ITT tienen un alto interés en el sector cárnico, permitiendo al distribuidor, vendedor y consumidor final tener una idea muy ajustada del historial de temperaturas al que el producto ha sido expuesto. Los requerimientos básicos de un ITT efectivo son la claridad, medición en continuo y que las reacciones sean irreversibles. También es interesante que sean de bajo coste, pequeños, fiables, fácilmente integrables en el envase, con larga fiabilidad e inalterables por otros cambios ambientales.

3M Company (St. Paul, MN, EE UU) desarrolló el 3M Monitor Mark^®, un ITT basado en la difusión de un éster de ácido graso coloreado, y a continuación Freshness Check^®. VITSAB comercializó el VITSA^® ITT y posteriormente las etiquetas CheckPoint^® las cuales se emplean actualmente en British Airways para asegurar la calidad de los alimentos perecederos. Lifelines Freshness Monitor^® y Fresh-Check^® de Lifelines Technology Inc., son ITT basados una reacción de polimerización. Un gran número de estudios han confirmado la utilidad de los ITT en diferentes productos alimentarios (revisado por Kerry y cols., 2006).

La utilización de envases activos e inteligentes ofrece un gran potencial para el envasado de carne fresca y productos cárnicos por el aumento de la vida útil y la información que proporcionan a todos los eslabones de la cadena de producción-consumo, si bien es cierto que nuevos desarrollos y una mayor disponibilidad comercial favorecerían un uso más generalizado.

María Elena Bote, Jonathan Delgado, María Jesús Martín, Rosario Ramírez Instituto Tecnológico Agroalimentario de Extremadura (INTAEX). Centro de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de Extremadura (CICYTEX). Gobierno de Extremadura

Agradecimientos

Proyecto MITTIC (Modernización e Innovación con base TIC en sectores estratégicos y tradicionales) cofinanciado con fondos FEDER a través del programa (POCTEP) 2007-2013. R. Ramírez agradece su contratación al Gobierno de Extremadura (DOE 22/07/2014).

Bibliografía

Appendini P. y Hotchkiss JH. 2002. Review of antimicrobial food packaging. Innovative Food Sience and Emerging Technologies. 3:113-126.

Kerry J.P. O´Grady M.N. Hogan S.A. 2006. Past, current and potential utilisation of active and intelligent packaging systems for meat and muscle-based products: A review. 74:113-130.

Kress-Rogers E. 1998. Terms in instrumentation and sensors technology. In E. Dress-Rodgers (Ed.). Instrumentation and sensors for the food industry (673-691). Cambridge, UK: Woodhead Publishing Ltd.

Smith J.P., Ramaswamy H.S., Simpson B.K. 1990. Developments in food packaging technology. Part II. Storage aspects. Trends in Food Science and Technology. 1:111-118.

Smolander M. 2003. The use of freshness indicators in packaging. In R. Ahvenainen (Ed.) Novel food packaging techniques (128-143). Cambridge, UK: Woodhead Publishing Ltd.

Vermeiren L., Smolander M., Alakomi H.L., Ritvanen T., Rajamäki T., Rokka M. y Ahvenainen R. 1999. Developments in the active packaging of foods. Trends in Food Science and Technology. 10: 77-86.

Yam K.L., Takhistovv P.T., Miltz J. 2006. Intelligent Packaging: Concepts and Applications. Journal of Food Science. DOI: 10.1111/j.1365-2621.2005.tb09052.x.