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Los bioaditivos: la naturaleza en la alimentación humana

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Utilizados desde tiempos inmemorables por los seres humanos, los bioaditivos son sustancias polifuncionales de procedencia vegetal o animal, con muchas propiedades saludables. Gracias al avance de la tecnología y la investigación, y a las nuevas legislaciones que favorecen la utilización de compuestos naturales, se están descubriendo nuevas propiedades de muchos compuestos. En este artículo se describen las últimas novedades y tendencias en este campo

Los bioaditivos son sustancias y extractos naturales, mayoritariamente procedentes de plantas, frutas, hortalizas, tubérculos y otros especímenes botánicos, así como de alimentos de origen animal, que poseen a la vez propiedades saludables y confieren efectos tecnológicos (aquellos que son propios de los aditivos: mejorar el color, olor, sabor, estabilidad, textura y durabilidad de los alimentos), cuando se añaden intencionalmente a los alimentos de origen vegetal o animal a unas dosis dadas.

Armonización entre aditivos y bioaditivos
Se podría decir que los bioaditivos, son sustancias polifuncionales, capaces a la vez de mejorar la saludabilidad y la calidad y las prestaciones de los alimentos. Su utilización permite armonizar y, en ocasiones, reducir el uso de algunos aditivos, mejorando las cualidades propias de toda clase de alimentos.
De hecho, los que denominamos bioaditivos existen desde tiempos inmemoriales, utilizándose como condimentos, especias, frutas, hortalizas, entre otros, para la confección de los alimentos, a los que si bien se creía o atribuía que podían emplearse como aditivos, éstos ni habían sido ensayados ni evaluadas sus propiedades tecnológicas como fuente de coloración, de edulcoración, estabilización o de aumento de la vida media de un alimento, siguiendo un procedimiento científico.

Tipología de los bioaditivos

No existe una clasificación oficial por el momento para los bioaditivos, ni la expresión es oficial, si bien la misma nos ayuda a entender y explicar, de manera sencilla y transparente, sus propiedades, utilidad y aplicaciones, todo ello debido a que hay un número escaso de los mismos si los comparamos con los aditivos alimentarios; ni tampoco se han identificado bioaditivos válidos para todas las funciones tecnológicas que prestan los aditivos, pero es un hecho que cada vez son más y la tendencia es a crecer de manera notable en los años venideros.
A los bioaditivos los podemos clasificar en:
– Biocolorantes
– Bioedulcorantes
– Biocorrectores de acidez
– Bioantioxidantes
– Bioconservantes
– Biopotenciadores del sabor

Aunque ya existen en una fase preliminar otros tipos de bioaditivos con efectos tecnológicos antiespumantes, emulgentes y estabilizantes.

Descripción de los bioaditivos
Los podríamos describir como sustancias o mezclas de sustancias naturales, de origen vegetal o animal, que en función de su singular estructura molecular, a unas dosis dadas y en unos alimentos determinados, son capaces de donar propiedades saludables, como aquellas señaladas en el Reglamento (CE)1924/2006 (Declaración de nutrientes y otras sustancias con propiedades saludables), en cuyo Artículo 13 se habla sobre la reducción de peso corporal, reducción del apetito y/o aumento de la saciedad, mejoras fisiológicas, biológicas, mejoras del comportamiento; y, en el Artículo 14, se habla sobre la reducción del riesgo de padecimiento de enfermedades y el desarrollo y la salud de los niños.
Los bioaditivos también pueden ejercer efectos tecnológicos: colorear, edulcorar, regular la acidez, actuar como antioxidantes, conservar y potenciar el sabor.
Es decir, lo podríamos expresar así:
EBA = f (ESM, DEU, CLE)
Donde,
EBA es el efecto de bioaditivación (colorante, edulcorante, antioxidante, conservante) que depende funcionalmente de: ESM, la estructura molecular del bioaditivo: científicamente, es ampliamente conocido que la estructura molecular y, más específicamente, la presencia de ciertos grupos funcionales en las moléculas [dobles enlaces, grupos –N=N- (azo), >C=O (carbonilo), -OH (hidroxilo), -COOH (carboxilo), > NH2 (amino), >NH- (imino)], así como la presencia de isómeros ópticos (diasterómeros, enantiómeros), isómeros cis-, trans-, isómeros, orto-, meta- y para-, isómeros sin- y anti-, constelómeros (silla-, nave-), etc., las distancias interatómicas entre los átomos de carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), azufre (S) y otras características quimio-estructurales, propician las acciones tecnológicas específicas propias de los aditivos, además de conferir efectos beneficiosos a los alimentos, tales como: mejorar el metabolismo de glúcidos, lípidos y prótidos, disminuir el nivel de colesterol (hipocolesterémicos), reducir la tensión arterial, mejorar la salud cardiovascular, mejorar el sistema inmunológico, favorecer la salud hepática y renal, efectos prebióticos, efectos probióticos, aumentar la saciedad, reducir el contenido en grasas (hipolipidémicos), entre otras ventajas.
DEU, la dosis efectiva de uso del bioaditivo (esta es la cantidad mínima necesaria para producir el efecto tecnológico deseado).
CLE, la clase de alimento específico al que añade el bioaditivo (tipo de alimento de tipo vegetal o de origen animal, al que se puede agregar el bioaditivo, par producir efectos tecnológicos de: coloración, edulcoración, conservación, etc.).

Los uso más demandados

Sin duda dos: el efecto antioxidante y el efecto conservante.
¿Por qué? Sobre todo por la “mala prensa” , sobre todo que rodea a algunos conservantes como los benzoatos (bacteriostáticos, que inhiben el crecimiento y el desarrollo de bacterias) y p-hidroxibenzoatos (fungistáticos, que inhiben el crecimiento y el desarrollo de hongos) excelentes, obtenidos sintéticamente, que pese a que están autorizados en un elevado número de alimentos (bebidas refrescantes, zumos de frutas, conservas vegetales, conservas cárnicas), desde hace mucho tiempo han dado lugar a no pocos comentarios e informes, suscitando sospechas y comentarios negativos, sobre su potencial toxicidad, hasta el presente siempre desmentidas mediante pruebas toxicológicas científicas realizadas por los organismos oficiales. De ahí la “necesidad de disponer alternativas naturales para la conservación de los alimentos”; o sea, los bioaditivos (bioconservantes) para poder ofrecer a los consumidores otros procedimientos basados en ingredientes o extractos naturales para conservar los alimentos con garantía.
Un ejemplo claro de la tendencia de futuro de los bioaditivos es sin duda el extracto de romero, al que se le ha otorgado un número E, para su uso como aditivo: E392, estando a punto de incorporarse oficialmente a la lista comunitaria de aditivos alimentarios.

Tipos específicos de bioaditivos

No existe una clasificación ni una descriptiva oficial, salvo para el caso del primer bioaditivo: el extracto de romero (admitido como aditivo alimentario antioxidante) y, por tanto, con dosis fijadas de uso, campo de aplicación, criterios de identidad y pureza y métodos de identificación y de cuantificación del extracto, con el número E392.
Los bioaditivos que van a ser objeto de nuestra atención, dada la importancia creciente de proteger a los alimentos del deterioro o alteración fisico-química y microbiológica por bacterias, mohos, levaduras y gérmenes patógenos, son: los bioantioxidantes y los bioconservadores.

Bioaditivos más utilizados
Para una mejor comprensión y utilidad los desglosaremos en dos clases: extractos de origen vegetal y extractos de origen animal.
– Bioaditivos de origen vegetal: frutas; cereales; misceláneos, etc.
– Bioaditivos de origen animal: algas; otros especímenes fluviales y marinos, etc.

BIOADITIVOS DE ORIGEN VEGETAL

Extractos de origen vegetal (Frutas)
Extracto de arándanos

Estudios científicos, realizados en el ámbit universitario, han mostrado que el extracto de bayas de arándano posee efectos saludables y tecnológicos.
Su nombre botánico es Vaccinius myrtillus y también Vaccinius corymbosum, de la familia de las ericáceas, es una fruta procedente del Norte de Asia y de América. En España se desarrolla en el Sistema Central que, al margen de poseer muchas propiedades saludables (prevención de enfermedades cardiovasculares, regulación del proceso digestivo y protección dermatológica, entre otras), confiere efectos tecnológicos como conservante con propiedades bacteriostáticas, siendo especialmente indicada para la conservación de las carnes crudas, tal como carne picada, ya que elimina selectivamente la presencia de bacterias enteropatógenas como: Escherichia coli O157 y Estafilococcus aureus.
Los arándanos son ricos en las sustancias bioactivas denominadas antocianos, que son polifenoles de elevada actividad bacteriostática. Los niveles recomendados de uso van desde 50-100 mg de sustancia bioactiva/kg de alimento, con la ventaja que no modifica el aspecto y sabor del alimento tratado.

Extracto/zumo de granada
Multitud de estudios científicos, desarrollados en centros científicos y hospitales, han mostrado que el extracto/zumo de granada, proporciona efectos saludables y también tecnológicos.
Su nombre botánico es Punicum granatum (que significa manzana con semillas), y procede del Norte de África, Asia Occidental, Egipto, Arabia Saudí, California y el Sur de España. Posee excelentes propiedades saludables (alta protección cardiovascular -la más elevada conocida-, reducción del colesterol y antihepatotóxico, entre otras muchos beneficios), confiriendo además efectos como virucida y como potentísimo antioxidante. Es aplicable a todo tipo de alimentos, si bien es necesario seleccionarlos antes porque el extracto es muy astringente.
El extracto/zumo de granada es muy rico en taninos, cuya sustancia bioactiva más importante es la punicalagina, cuyo poder antioxidante está en la línea del extracto de romero, que debe su efecto antioxidante al ácido rosmarínico y la carnosina. Las dosis de empleo están en el rango de 20-100 mg de sustancia bioactiva/kg de alimento.

Cereales
Extracto de amaranto
Un número importante de estudios científicos, sobre todo en Norteamérica, han probado los efectos saludables (nutricionales) del cereal de origen andino, denominado amaranto, que, además, tiene la ventaja alimentaria de no contener gluten, poseyendo efectos tecnológicos.
Procede de países suramericanos, en los que se utiliza para obtener pan y otros uso alimentarios. Posee efectos beneficiosos como fuente energética libre-de-gluten, destacando un elevado contenido en albúmina, ácidos grasos esenciales y conteniendo más concentración del aminoácido lisina y de los minerales hierro y fósforo que otros cereales como el arroz, trigo, cebada, etc. Además de ello, actúa como potente conservante fungistático para productos de panadería, sustituyendo el ácido propiónico y los propionatos, con la ventaja de mejorar el sabor del pan y la estabilidad del mismo frente a la fermentación.  El amaranto, puede inhibir el desarrollo de hongos como el Penicillium roquefortii, a dosis de 5-10 mg de sustancia bioactiva/kg de pan o derivado panario.
 
Misceláneos
Aceite de oliva

Diversos centros de investigación a nivel mundial han comprobado que el aceite de oliva, extraído por medios naturales de una drupa ovalada: la aceituna u oliva, posee tanto efectos saludables para el organismo humano, debido su alto nivel de ácido graso monoinsaturado (omega-9: ácido oléico) y otros poliinsaturados, siendo el componente vegetal principal de la dieta mediterránea, como efectos tecnológicos.
El aceite de oliva es rico en una sustancia bioactiva, el hidroxitirosol (un polifenol), que posee un elevado poder antioxidante, unido a otras sustancias: el ácido caféico y la oleuropeína, ambos también antioxidantes, muy útiles para evitar la oxidación de las carnes, especialmente las de ternera y de cerdo. Las dosis de uso halladas como más satisfactorias fueron de 50-100 mg de extractos de polifenoles/kg de carne.

Aceite de orégano
Varias universidades y centros tecnológicos americanos determinaron que el aceite de orégano, aparte de conferir propiedades saludables (protección cardiovascular, reducción del colesterol, hipolipidémico, entre otras), también podría utilizarse por sus efectos tecnológicos como un buen bacteriostático contra gérmenes patógenos en las carnes de vacuno, cerdo, etc., especialmente contra Escherichia coli O157 y Salmonella.
La sustancia bioactiva es el carvacrol, las dosis recomendadas de empleo oscilan desde 50-150 mg de sustancia bioactiva/kg de alimento.

Otros bioaditivos de origen vegetal
El ajo

Este espécimen botánico, ampliamente empleado en gastronomía, muy útil y provechoso sobre todo en los países latinos, posee el nombre botánico de Allium sativa. Es de olor penetrante y su consumo en los alimentos cocinados es elevado, empleado sobre todo como condimento. Al igual que otras especies, sus efectos saludables son ampliamente conocidos y aún lo serían más de no ser por el olor duradero que impregna el aliento humano y porque, además, produce hipertensión arteria, pero sus efectos tecnológicos son realmente muy importantes como conservante bacteriostático de amplio espectro, debido a las sustancias bioactivas: aliina (que se convierte en alicina mediante el enzima alinasa), siendo también importante otra sustancia azufrada y varias moléculas azufradas: sulfuro, disulfuro, trisulfuro y tetrasulfuro de alilo.

La cebolla
Rivaliza con el ajo como condimento e ingrediente alimenticio en gastronomía, si bien la cebolla se emplea en dosis más elevadas poseyendo también un olor fuerte y penetrante, que produce lagrimeo. Su nombre botánico es Allium cepa y no sólo posee propiedades saludables, especialmente a nivel de protector cardiovascular, reductor del colesterol, etc., sino que además es un buen bacteriostático para toda clase de alimentos.
Las propiedades conservantes de eliminación de bacterias han sido muy estudiadas, hallándose muy activo frente a cepas de patógenos como: Escherichia coli O157 y Estafilococcus aureus. Sus sustancias activas son: los polifenoles miricetina, el ácido cafeíco y la quercetina. También contiene una sustancia azufrada: el ácido tiopropiónico. A dosis de 50-120 mg de sustancias bioactivas/kg de alimento, ejerce una protección total frente al crecimiento bacteriano.

BIOADITIVOS DE ORIGEN ANIMAL

Algas
Microalgas
Dunaliella salina

Este alga pertenece a la familia de las clorofíceas o algas verdes. Numerosas investigaciones han demostrado que posee una considerable concentración en nutrientes, que le confieren múltiples efectos saludables (antioxidante, mejorador de la salud cardiovascular, mejorador del sistema inmunológico, entre otros), con un alto contenido en proteínas, minerales vitaminas, carbohidratos y fibra, y con un bajo contenido en lípidos. Además, posee varios efectos tecnológicos: como conservante y como antioxidante, lo que le da un gran valor a este alga.
Se ha probado científicamente su eficacia como conservante bacteriostático frente a: Escherichia coli O157 y Estafilococcus aureus. Asimismo, ha demostrado su eficacia como fungistático frente a: Candida albicans y Aspergillus Níger. Como último dato, ha mostrado que es un poderoso antioxidante para su uso en toda clase de alimentos.
Las dosis recomendadas de utilización varían según el tipo de efecto tecnológico deseado (bacteriostático, fungistático o antioxidante), pero suele oscilar entre 40-200 mg de sustancia bioactiva/k de alimento.  Sus principales sustancias bioactivas son: beta–caroteno, 9-cis-betacaroteno y 11 carotenoides más.
 
Spirulina platensis
Este alga pertenece a la familia de las cianofíceas, o algas azules. Existen un elevado número de estudios que acreditan sus propiedades saludables. De hecho, se ha utilizado como alimento o complemento alimenticio (antioxidante, hipolipidémico, reductor del nivel de colesterol, entre otras propiedades beneficiosas), contiene los colorantes naturales porfirínicos: clorofila a, carotenos (astaxantina, zeaxantina, luteína, beta-caroteno y gamma-caroteno, etc.), alto contenido proteico (sobre todo las ficobiliproteínas) que aporta propiedades saludables (hepatoprotectoras, antiinflamatorias y anticarcinogénicas) y, finalmente, un ácido graso esencial: omega-3 (DHA).
También posee efectos tecnológicos de antioxidante y antimicrobiano (bacteriostático levaduristático y fungistático) contra bacterias Gram(+): Estafilococcus aureus; Bacterias Gram (-): Escherichia coli O157;  levaduras: Candida albicans; y hongos: Aspergillus Níger. Las sustancias bioactivas identificadas son: el ácido gamma-linolénico y otros ácidos grasos (con actividad antimicrobiana) y los carotenoides y porfirinoides con actividad antioxidante. Las dosis experimentadas para ejercer efectos tecnológicos se sitúan entre: 100-150 mg de sustancia bioactiva/kg de alimento.

Microalgas
Cystoseira spp
Es un alga marina de la familia de las ficofíceas o algas pardas, se han estudiado diversas especies: C. josteroides, C. usneoide, C. barbata, C. adriática, C. canariensis, C, spinosa, etc. Poseen en común un importante contenido en aril-terpenos: sesquiterpenos y diterpenos, fucosteroles, polisacáridos sulfatados, etc., que les confieren propiedades saludables (antiséptico, antioxidante, hipolipidémico, entre otras).
Posee, además, diversos efectos tecnológicos: levaduristático (Saccharomyces, Candida albicans, etc.), bacteriostático [bacterias gram(+) y bacterias Gram(-)], micostáticos (inhibidor del crecimiento y desarrollo de mohos, como es el caso del  Penicillum cyclopum). Las dosis recomendadas para ejercer efectos tecnológicos es de 50-100 mg de sustancias bioactivas/k de alimento.

Hymanthalia elongata
También es una alga marina de la familia de las ficofíceas o algas marrones. Los estudios realizados muestran un alto contenido en vitaminas, minerales y fibra, poseyendo además tocoferoles (alfa-tocoferol), esteroles y ácidos grasos omega-3 y omega-6. Además, posee alginatos y fucanos que, en conjunto, les confieren propiedades saludables (reducción del colesterol, antioxidante, hipolipidémico, reductor de enfermedades coronarias, entre otras). Sus efectos tecnológicos son: antioxidante y antimicrobiano (bacteriostático y fungistático). Las dosis de empleo recomendables son: 75-150 mg de sustancias bioactivas /kg de alimento.

Porphyra spp
Es un alga marina de la familia de las rodofíceas o algas rojas, que han demostrado poseer propiedades saludables en función de su contenido en ácidos grasos omega-3 y omega-6, los galactanos sulfatados (agar y carragenatos) y un polisacárido sulfatado (porfirano), ejerciendo efectos como: hipocolesterémica, hipotensor arterial, protector de enfermedades coronarias y anticarcinogénico. Sus efectos tecnológicos son: antioxidante y antimicrobiano (bacteriostático y fungistático). Las dosis de empleo adecuadas son: 50-100 mg de sustancias bioactivas/k de alimento.

Alga klamath
Es un alga de agua dulce (phazinomenon flosaquae), de la familia de las cianofíceas o algas verde-azuladas, que nace a 1200 m de altitud en el lago Upper Klamath del Estado de Oregón, Estados Unidos, que posee multitud de propiedades saludables (anticarcinogénico, hipocolesterémico, protector de enfermedades cardiovasculares, entre otras), contiene un elevado nivel de proteínas, con 8 aminoácidos indispensables y 6 aminoácidos dispensables, poseyendo más proteínas y clorofila que ningún otro alimento, vitaminas del complejo B, beta-caroteno, ácidos omega-1 y omega-3.
Posee también efectos tecnológicos: antioxidante y antimicrobiano de amplio espectro. Las dosis de empleo recomendables están en el rango: 50-100 mg de sustancias bioactivas/k de alimento.

Extractos residuales marinos
La Universidad de Alicante (UA) ha descubierto, tras una serie de investigaciones, que unos residuos de crustáceos marinos basados en el quitosano, un ingrediente natural con propiedades saludables (reductor del peso corporal y antimicrobiano, entre otras) que se halla en el caparazón (exoesqueleto) de los crustáceos, en especial los cangrejos, gambas, langostas, etc., constituido por una beta-1,4-D-poliglucosamina y N-acetil-glucosamina, está carente de toxicidad. Posee además efectos tecnológicos como potente fungistático, es activo especialmente para el género fusarium.

Recomendaciones técnicas para el uso de bioaditivos
– Estudio de aplicación a los alimentos, teniendo en cuenta sobre todo el color, olor y sabor del alimento de destino, ya que los bioaditivos de origen y animal poseen olor y sabor propio, que podría alterar el perfil organoléptico tradicional. En caso necesario se podrían emplear los umbrella flavours que son sustancias capaces de enmascarar los malos sabores y olores, sin alterar la composición nutricional y las características genuinas del alimento.
– Estudio de las dosis de aplicación, capaces de producir los efectos tecnológicos de los bioaditivos: conservación, coloración, edulcoración, antioxidación, etc.
– Estudio de la biodisponibilidad del bioaditivo, para aplicarlo de manera adecuada.
– Procurar que el bioaditivo posea polifuncionalidad tecnológica (conservante, antioxidante, saborizante, etc.).
– Estudio de las posibles interacciones entre el bioaditivo y el alimento, que impedirían o reducirían el efecto tecnológico del mismo.
– Tener en consideración la temperatura y condiciones de consumo del alimento al que se va a adicionar el bioaditivo, para lograr la máxima eficacia tecnológica.
– Estudiar la factibilidad de mantener la estabilidad y durabilidad propia del alimento, o incluso incrementar ambas, para la aplicación del bioaditivo.

Futuro de los bioaditivos
El futuro de estas sustancias bioaditivas es claramente positivo y esperanzador, ya que son ingredientes naturales de origen vegetal y animal que confieren muchos efectos saludables para el organismo humano, “pero no sustituirán a los aditivos alimentarios, sino que convivirán con ellos armonizándose”, reduciendo el uso de algunos aditivos alimentarios, pero no en todos los casos. Donde se prevé un mayor crecimiento y aplicación es en el grupo de los bioconservantes, los biocolorantes (carotenos, xantofilas, clorofilas, antocianinas, curcumina, etc.) y los bioantioxidantes.
También, en algunos casos, se solicitarán para algunos bioaditivos su inscripción como aditivos alimentarios, como por ejemplo el extracto de romero E392, sino fuese por el largo tiempo (6 a 7 años), complejidad y elevado costo que supone obtener el estatus de aditivo alimentario, tras superar múltiples pruebas toxicológicas.

 

Publicado en el número 68 de Tecnifood.

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