HPP como alternativa a la pasteurización térmica en smoothies de fruta

El Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias y Alimentarias (INIA) apostó en 2011 por financiar el proyecto de I+D+i “Calidad y estabilidad de productos elaborados a base de fruta mínimamente transformada con nuevos métodos de procesado” (RTA2011-00038-C02-02), realizado conjuntamente por los Programas de Tecnología y Seguridad Alimentaria del Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA) y el Grupo de Investigación en Tecnología Alimentaria de la Universidad de Murcia (UM).

El objetivo general del proyecto fue estudiar la viabilidad de la aplicación a los alimentos de nuevas tecnologías de conservación con un bajo nivel de implantación en la industria española. Una de las tareas de dicho proyecto fue investigar la aplicación de altas presiones hidrostáticas para conservar smoothies de fruta. Un smoothie se puede definir como un homogeneizado de fruta íntegra, pelada o no, que también puede contener otros ingredientes. A diferencia de los zumos exprimidos y/o filtrados, los smoothies contienen toda la pulpa de la fruta y, por tanto, guardan mejor sus propiedades nutricionales. Los smoothies disponibles en el mercado pueden estar formulados con una sola fruta o con mezclas de varias y, según su composición, pueden presentar una consistencia más parecida a la de un puré o a la de un zumo convencional.

Inconvenientes del tratamiento térmico

Los productos a base de fruta fresca, como zumos y smoothies, se alteran rápidamente y necesitan, por tanto, de un tratamiento de conservación para poder ser comercializados. Los principales cambios que pueden experimentar los smoothies se deben a fermentaciones indeseables, en particular, por levaduras, que alteran sobre todo el sabor de la fruta, así como por fenómenos oxidativos, catalizados o no por enzimas, que conducen a un oscurecimiento gradual, una alteración del sabor y una clarificación de la nube acompañada de cierto grado de sedimentación. A esto hay que sumar la pérdida de vitaminas y antioxidantes debida a las reacciones de oxidación que transcurren durante el procesado y almacenamiento.

Tradicionalmente, la industria viene empleando tratamientos térmicos de pasteurización y esterilización para estabilizar los zumos y smoothies una vez envasados, tratamientos que se han perfeccionado mucho en la actualidad (pasteurización flash; pasteurización separada del zumo y la pulpa, etc.), aunque todavía no se ha conseguido superar el principal inconveniente: muchas frutas son altamente termosensibles y los productos resultantes tratados por calor presentan cierto sabor a fruta cocida, compota o mermelada, de modo que muchos consumidores no los reconocen como frescos, a diferencia de lo que sucede con un producto recién preparado.

Altas presiones como alternativa

La idea de partida del proyecto fue sustituir el tratamiento térmico convencional por un tratamiento de altas presiones hidrostáticas, una tecnología emergente que, a diferencia de otras tecnologías no térmicas, ya cuenta con equipos para poder trabajar a escala industrial. El procesado mediante altas presiones, en inglés, HPP ( High Pressure Processing) es una tecnología que comenzó a aplicarse en alimentos a escala industrial en los años 90 y consiste en someter a los alimentos a presiones hidrostáticas entre 100-1000 MPa (hasta 10 ⁷ atmósferas) durante tiempos variables, que generalmente oscilan entre uno y diez minutos. Las temperaturas de partida suelen ser de refrigeración o ambiente, si bien los alimentos presurizados pueden calentarse moderadamente durante el procesado, debido a la compresión. El líquido de presurización empleado es agua y el alimento se puede tratar bien directamente en un contenedor o bien dentro de un envase elástico que sea capaz de soportar la presión.

Una gran ventaja del tratamiento mediante altas presiones (HPP) es que los smoothies presurizados carecen de sabores anómalos a mermelada o fruta cocida

El efecto de las altas presiones sobre los alimentos va a depender de las condiciones de presión, tiempo y temperatura aplicadas. En general, las altas presiones ejercidas sobre los alimentos causan una disminución de volumen, aumentan la permeabilidad de las membranas celulares, inhiben reacciones energéticas y desnaturalizan enzimas esenciales para el crecimiento y desarrollo de los microorganismos, inactivándolos. Los tratamientos HPP comerciales inactivan sobre todo microorganismos vegetativos, ya que las esporas son altamente resistentes a las mismas y se necesitaría aplicar presiones muy elevadas, que comercialmente no serían viables.

Un aspecto muy importante es que las altas presiones parecen no afectar a los enlaces covalentes, por lo que pequeñas moléculas que contribuyen al color o flavor no se ven afectadas, aunque puede afectar a reacciones enzimáticas y químicas que pueden tener cierto efecto negativo en las propiedades sensoriales. Esto quiere decir que a priori un tratamiento por alta presión debería tener un menor impacto sensorial sobre la fruta que un tratamiento térmico equivalente en términos de inactivación microbiana. Por tanto, cabe la posibilidad de obtener smoothies con unas propiedades sensoriales similares a la fruta fresca, pero con una mayor capacidad de conservación.

Nuestro objetivo fue obtener smoothies con propiedades sensoriales similares a las de un producto no tratado y con una vida comercial similar a la de un producto tratado por calor.

El trabajo se estructuró en varios ensayos. Lo primero fue elaborar smoothies que fueran representativos del mercado actual. Finalmente nos decidimos por dos formulaciones multifruta (figuras 1 y 2) que definimos como smoothies de fruta y de frutos rojos.

El siguiente paso fue definir las condiciones de presurización. Para ello, de acuerdo con la información previa, se compararon tres tratamientos HPP (350 MPa/10º C/5 minutos, 450 MPa/10º C/5 minutos y 600 MPa/10º C/3 minutos) y un tratamiento térmico de pasteurización (85º C/7 minutos), con el objeto de seleccionar el mejor de ellos. Los criterios para seleccionar el tratamiento HPP básicamente fueron dos: (i) el tratamiento HPP no podía alterar el sabor de los smoothies y (ii) los smoothies debían cumplir con los estándares microbiológicos legales tras 30 días de almacenamiento en un lineal refrigerado.

Los test sensoriales demostraron que todos los smoothies tratados por HPP están libres de sabor a fruta cocida, aunque el tratamiento a 600 MPa produce una alteración del sabor, que fue denominado, “sabor a presurizado”, detectada por todos los panelistas que participaron en las pruebas sensoriales. Además, todos los tratamientos HPP resultaron muy efectivos para inactivar los microorganismos analizados (E. coli y coliformes, bacterias mesófilas y psicrotrofas totales, mohos y levaduras). Tras la evaluación de los smoothies, el tratamiento óptimo se estableció en 350 MPa/10º C/5 minutos, ya que, con un mínimo riesgo sensorial, este tratamiento permite obtener smoothies con características similares a las del producto no tratado y microbiológicamente estables.

El siguiente paso fue establecer la vida comercial de los smoothies almacenados en refrigeración. Para ello, se realizó un vasta evaluación que incluía la calidad microbiológica, la actividad de los principales enzimas alterantes (pectin metil esterasa, polifenoloxidasa y peroxidasa), la capacidad antioxidante (DPPH, FRAP), la estabilidad física (densidad, pH, acidez, sólidos solubles, viscosidad, turbidez, color CIELab, transmitancia e índice de pardeamiento), la calidad nutricional (vitamina C, azúcares, flavonoides y fenoles totales) y la calidad sensorial (olor, sabor, apariencia y textura).

Resultados sensoriales favorables al tratamiento HPP

Los resultados obtenidos en smoothies de fruta y de frutos rojos fueron bastante similares, aunque con algunas diferencias. En general, la aplicación de 350 MPa permite conseguir una adecuada inhibición microbiana durante toda la vida comercial de los smoothies. La pasteurización térmica es cuantitativamente algo más eficaz pero no aporta ningún beneficio práctico en lo que respecta al control microbiológico, ya que la calidad microbiológica está asegurada más que de sobra por la acidez natural de las frutas empleadas. La gran ventaja del tratamiento HPP es que los smoothies presurizados retienen mejor las propiedades sensoriales de la fruta fresca y carecen de sabores anómalos a mermelada o fruta cocida, el rasgo que precisamente está siendo demandado por el consumidor de productos frescos.

También hay una mejor retención de nutrientes, por ejemplo, el contenido en vitamina C no se ve afectado por el tratamiento HPP (figura 3). La principal limitación del empleo de altas presiones es que no permite inactivar los enzimas pécticos y oxidativos responsables de la alteración del sabor, el oscurecimiento y la clarificación que sufren los smoothies durante su comercialización. La actividad residual de estos enzimas modula en gran medida el deterioro sensorial de este tipo de smoothies –son incluso más relevantes que las levaduras y bacterias para su vida comercial– y por ello, los smoothies presurizados tienen más tendencia a clarificar y a sufrir reacciones de oxidación, lo que puede ir en detrimento de su calidad sensorial y nutricional. Los efectos negativos de los enzimas alterantes dependen, en general, de las propiedades de cada matriz vegetal.

Por ejemplo, la falta de inactivación enzimática afecta más a los smoothies de fruta que a los smoothies de frutos rojos, ya que éstos últimos contienen pigmentos que proporcionan un color rojo muy intenso que no se decolora fácilmente, son más turbios, y por tanto, menos propensos a clarificar, y además contienen más cantidad de antioxidantes que contribuyen a paliar los efectos de los enzimas oxidativos. En cualquier caso, la calidad sensorial de los smoothies presurizados es mejor que la de los smoothies tratados por calor durante la mayor parte de la vida comercial (figura 4).

La aplicación de tratamientos HPP moderados permite obtener smoothies con una vida comercial adecuada, similar a la de un producto pasteurizado térmicamente, aunque los smoothies presurizados sufren un deterioro sensorial más marcado, tal como corresponde a un producto fresco. Aplicar tratamientos HPP a mayor temperatura y presión no tiene ningún sentido, ya que probablemente también alterarían el sabor, y lo que se pretende es ofertar al consumidor un producto fresco. Por tanto, el procesado mediante alta presión podría sustituir al tratamiento térmico para conservar smoothies, aunque será necesario desarrollar estrategias adicionales para conseguir una mejor estabilización enzimática de los mismos. La utilización de variedades de frutas y verduras con un alto contenido en antioxidantes, más ricas en polisacáridos solubles y/o con una menor actividad enzimática, podría proporcionar smoothies más estables. La Organización Mundial de la Salud recomienda un consumo mínimo de 400 g de fruta y verdura al día y, sin embargo, el consumo de bebidas de fruta sigue disminuyendo. Algunas empresas han detectado que los consumidores demandan cada vez más productos mínimamente transformados, estando dispuestos a pagar más por ellos, y el empleo de las altas presiones hidrostáticas podría contribuir a aumentar el consumo de este tipo de productos, tan necesarios en una dieta saludable.

Sancho Bañón¹*, José María Ros¹, Adriana Hurtado¹, Pierre Picouet², Anna Jofré², Maria Dolors Guàrdia2. (1) Grupo de Investigación en Tecnología Alimentaria. Facultad de Veterinaria, Universidad de Murcia. (2) Programas de Tecnología y Seguridad Alimentaria Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA). *sanchoba@um.es