Autores: Gustavo López Badilla, Elsa Emma Barraza Rincón, Ulises García Delgado.
RESUMEN
El uso de pigmentos en la industria alimentaria ha sido de gran importancia en los últimos treinta años para obtener mejores beneficios en el proceso de comercialización de los productos alimentarios. Los pigmentos desarrollados para un alimento se basan en las características de los métodos de aplicación. Además, las condiciones climáticas son consideradas en los procesos de almacenamiento y producción, así como los tipos de alimentos y envases que los identifican. Esto se hace con el fin de conseguir un buen aspecto y ser un producto atractivo para los consumidores de alimentos. A veces los pigmentos tienen una buena adherencia y en otras ocasiones no. Por ello se realizó un estudio en pigmentos que pierden sus propiedades colorantes rápidamente y los alimentos en los que se adhirieron en una industria de Mexicali, México.
PALABRA CLAVE: Contaminación, aire, pigmentos, industria alimentaria.
INTRODUCCIÓN
Se realizó un estudio a nivel macroscópico y microscópico para evaluar los efectos del clima y contaminantes del aire, principalmente derivados del azufre y su efecto negativo en la adhesión de los pigmentos de dulce en panes. Se obtuvo información relevante para el control de los parámetros climáticos y de contaminación del aire en la ciudad de Mexicali, que es una de las más contaminadas de la República Mexicana.
El aspecto visual del producto final que representa unos de los factores de la calidad de los alimentos es alterado en ocasiones por la contaminación atmosférica, siendo generada por los contaminantes del aire en la ciudad de Mexicali. Estos agentes químicos modifican las propiedades nutritivas de los pigmentos que se agregan a los productos alimentarios en esta región árida de México (López B., 2008).
Debido a que en una empresa de alimentos de la ciudad de Mexicali se presentaron situaciones de baja calidad en alimentos con pigmentos artificiales sensibles a la luz, acidez y calor, se elaboró una investigación para conocer las causas de su desintegración en el proceso de adhesión a los alimentos como recubrimientos dulces. Los alimentos con niveles de pigmentación defectuosa debieron ser regresados a los procesos de manufactura o ser ofertados como alimentos para el ganado porcino a un costo mucho menor a lo comercializado, ocasionando pérdidas económicas para la empresa. El análisis descriptivo se realizó con la técnica de Microscopía de Barrido Electrónico (MBE).
Industria de alimentos
El procesamiento de alimentos implica la transformación de materias primas en alimentos para el consumo humano (Brody et al., 2008). Existen muchas formas de producción alimentaria. Un producto puede hacerse en días dependiendo de las especificaciones del cliente para el diseño y la capacidad de la planta industrial que lo realiza (Finkenzeller, 2003). La producción en línea se utiliza cuando el tamaño del mercado es grande, de igual forma será grande el proceso de transportación de estos alimentos. La demanda de alimentos en las zonas urbanas de une a la necesidad de observar los procesos nutritivos, evaluando siempre los aspectos de la producción de alimentos (Weiss et al., 2006).
Etapas de la industria de alimentos
La industria de alimentos utiliza una diversidad de procesos en su manufactura con alta tecnología en su producción con el fin de lograr las mejores condiciones y la satisfacción del cliente, con una alta higiene y a los menores costos posibles. Las principales etapas en la manufactura de alimentos son:
a) Uso de tecnologías para la supervisión y almacenamiento de los alimentos como materia prima para su procesamiento.
b) Evaluación de los tipos de ingredientes para la conservación de alimentos en la empresa y fuera de ella.
c) El uso de métodos sencillos y complejos en el procesamiento de los alimentos de acuerdo a condiciones específicas generadas por el cliente.
d) Supervisión de la calidad del producto final con métodos y técnicas especializadas que se adecuen a las necesidades de los consumidores.
e) Almacenamiento de los productos finales en áreas específicas con altos niveles de seguridad.
f) Análisis del tratamiento de residuos de alimentos o de sustancias químicas utilizadas en el proceso para la manufactura de los productos alimenticios (CGB, 2007).
Colorantes de alimentos
Los colorantes de alimentos o aditivos de color son pigmentos colorantes o sustancias que dan color al añadirlas a alimentos o bebidas. Tienen muchas formas: líquidos, polvos, geles y pastas. Los colorantes de alimentos se utilizan tanto en la producción comercial como en la cocina doméstica. Por su seguridad y la disponibilidad general, los colorantes también se utilizan en cosméticos, productos farmacéuticos, artesanías y productos sanitarios.
Las personas asocian ciertos colores con sabores y el color de los alimentos puede influir en el sabor percibido. En ocasiones, el objetivo es simular un color que es percibido por el consumidor como natural, como la adición de colorante rojo a las cerezas confitadas (que de otro modo sería color café claro), pero también se adhiere por apariencia, como la salsa de tomate Heinz verde. Los aditivos colorantes se utilizan, entonces, en los alimentos, por varias razones (Soroka, 2002):
El extracto de cochinilla se compone de 90% de fragmentos de insectos machacados. Debido a algunas quejas sobre este aditivo y aunque la agencia de alimentos de Estados Unidos no lo ha prohibido, algunas organizaciones solicitan se indique su inclusión en los alimentos.
a) “Para compensar la pérdida de color debido a la exposición a la luz, el aire, las temperaturas extremas, humedad y condiciones de almacenamiento.
b) Corregir las variaciones naturales en color, mejorarlos…”.
c) “(…) como colorantes alimentarios sintéticos que no existen en la naturaleza (…)” (CGB, 2007).
Los colorantes alimentarios más conocidos son la cúrcuma y la luteína. Existen nueve principales tipos de aditivos colorantes certificados y aprobados para su uso en Estados Unidos. Existen códigos de certificación para obtener los sabores requeridos para cada producto, como los del pan dulce de este estudio. Los pigmentos de tipo natural tienen un mayor costo que los artificiales certificados. Los principales colores exentos incluyen achiote, extracto de remolacha, caramelo, beta-caroteno y el extracto de piel de uva.
El extracto de cochinilla provoca asma, alergias, hiperactividad e insomnio y se sospecha su relación con algunos casos de cáncer y como mutágeno. Por ello la recomendación a evitarlo y según la OMS (Organización Mundial de la Salud) su consumo máximo por día es de 5 mg por kilo.
Los colores naturales de alimentos pueden generar diferentes matices. Algunos incluyen: “el caramelo, elaborado con azúcar caramelizada, el achiote, un colorante rojizo-naranja a partir de la semilla del achiote, la clorofilina, un colorante verde hecho de algas, la chlorella cochinilla, un colorante rojo derivado del insecto cochinilla dactylopius coccus betanin, extraída de la remolacha, cúrcuma (curcuminoides), el azafrán de los carotenoides, la paprika, el licopeno, el saúco del jugo pandan (pandanus amaryllifolius), que es un colorante verde mariposa guisante (clitoria ternatea), siendo un colorante alimentario azul” (Brody et al., 2008).
“Los colores de alimentos naturales, debido a su naturaleza orgánica, a veces pueden causar reacciones alérgicas y shock anafiláctico en personas sensibles. Los agentes colorantes que se sabe [tienen] (…) peligros potenciales incluyen achiote, cochinilla y carmín” (Ray et al., 2006).
Las grageas de chocolate M&M’s suelen usar el colorante E-133 (carmín índigo) o E-132 (azul brillante), componentes del color índigo. Estos dos colorantes se han vinculado con cánceres, en estudios efectuados con animales. Por ello se recomienda evitar su consumo.
DESARROLLO
Materiales y métodos
La investigación se desarrolló en una empresa que fabrica productos alimentarios de harina, se correlacionaron las fallas de los productos defectivos con los factores climáticos más importantes (AHRAE, 1999). Se evaluó cada mes el proceso de manufactura de la planta industrial donde se realizó el estudio, los índices de HR y temperatura de cada mes y época del año. Otros factores evaluados fueron las propiedades fisicoquímicas de superficie de los pigmentos usados en pan dulce con la técnica de MBE. En cada análisis mensual se evaluaron 100 productos de 2010 a 2011. La correlación se realizó con el programa Matlab (Walsh et al., 2005).
Resultados y discusión
Los contaminantes transportados por el aire en estado gaseoso y sólido comprenden pequeñas partículas de polvo de sulfuro de hidrógeno (H2S), dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOX), principalmente, que son capaces de penetrar en el interior de las plantas industriales por las entradas de aire de los sistemas de filtrado, orificios y rendijas. En combinación con la humedad y temperatura producían daños a los alimentos fabricados.
Ambos son colorantes sintéticos colorante E-133 (carmín índigo) o E-132 (azul brillante) suelen aparecer juntos o separados para formar variaciones de otros colores y darle tintes azules o rojos a los alimentos. A pesar de los pocos datos sobre su peligrosidad, se recomienda no consumir alimentos que los contengan.
Efectos de la contaminación atmosférica en las propiedades de los pigmentos
La presencia de contaminantes en la atmósfera es de gran preocupación debido a que su efecto combinado con variaciones de humedad y temperatura, en algunas épocas del año, generan la corrosión y los cambios en las propiedades de los pigmentos utilizados en los productos alimentarios. Tales propiedades causan mala apariencia en los alimentos, incluso envasados y empaquetados, dada la decoloración (Cooksey, 2005).
Existen diversas fuentes que emiten estos elementos a la atmósfera, en Mexicali son los sulfuros por las emisiones de automóviles y la geotermoeléctrica (que suministra electricidad a la ciudad). Los niveles mayores al 70% de HR y 30° C de temperatura (López B., 2008) modificaron las propiedades de los pigmentos utilizados para productos alimentarios, generando la no adherencia del pigmento al pan dulce, la caída de éste o la modificación de la estructura externa del producto (mala apariencia), provocando devoluciones a la empresa con pérdidas económicas (ver figuras 1a y 1b).
Figura 1. Microanálisis de superficies de alimentos con desprendimiento del aditivo como pigmento (mala apariencia) (2011) a 100X.
Como se observa en la figura 1, las secciones oscuras son partes de pigmento no adheridas adecuadamente que generaron productos alimentarios defectuosos y pérdidas económicas por ser necesario comercializarlos en actividades de ganado porcino a un menor precio que al consumidor poblacional.
Figura 2. Microanálisis de superficie de alimentos en: (a) buen estado y (b) deteriorado en su interior (2011) 100 X.
La figura 2 muestra la apariencia de dos alimentos manufacturados con pigmentos en buen estado de coloración (a) y en mal estado del nivel de color, generando decoloración y alimentos deteriorados (b).
Figura 3. Microanálisis de superficie de alimentos deteriorados durante: (a) verano e (b) invierno (2011) 10 X.
La figura 3 representa un microanálisis de las apariencias del producto alimentario con deficiencias en la adhesión de los pigmentos en las épocas de verano e invierno. En el verano se observa un deterioro por secciones de una pieza de un alimento y en invierno el deterioro del producto es uniforme.
Correlación de la contaminación atmosférica con el deterioro de pigmentos
Las propiedades de los pigmentos cambian de acuerdo a las variaciones de HR y temperatura siendo indicados por los niveles de color en las figuras 4 y 5. El color rojo indica los altos niveles de decoloración, seguido por el color amarillo en intensidad de perder sus propiedades, posteriormente el color azul claro y finalmente el color azul oscuro. Todas las fases se derivan de la correlación de los niveles de HR y temperatura con índices de coloración de pigmentos y se pueden observar los rangos de impacto negativo de la humedad para tomar las medidas necesarias.
Se analizaron pigmentos como el caramelo, el achiote, la clorofilina y el azafrán por ser usados en la empresa donde se realizó el estudio. En el invierno aparecen más riesgos que en el verano. La gráfica no implica el rápido deterioro de los pigmentos sino la posibilidad de que ocurra.
Figura 4. Correlación de la HR y temperatura con índices de coloración del pigmento de achiote, durante el verano (2011).
Figura 5. Correlación de la HR y temperatura con índices de coloración del pigmento de achiote, durante el invierno (2011).
CONCLUSIONES
La corrosión es la causa general de la destrucción de la mayor parte de los materiales usados en la industria de alimentos. El desarrollo de procesos de corrosión en los materiales utilizados para fabricarlos conlleva modificar sus propiedades, especialmente en el caso del estudio realizado en la empresa que nos permitió investigar lo que sucedía con los alimentos que comercializaban.
Los pigmentos usados como aditivos de los alimentos evaluados son de gran importancia para generar una buena apariencia en los productos alimentarios que apoyan la rápida y fácil comercialización en la región, antes de empezar a observarse algunos cambios en sus recubrimientos. La humedad fue el factor que tuvo un mayor efecto en este proceso y se recomendó un sistema de control de humedad que ya está en uso en la empresa. La temperatura tuvo un efecto menor, pero es importante considerarla porque al variar la humedad puede modificarse también la temperatura.
BIBLIOGRAFÍA
AHRAE. (1999). Handbook. Heating, Ventilating and Ari-Conditioning. Applications; American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers Inc.
Brody, A., Strupinsky, E. R. y Kline, L. R. (Ed.). (2001). Active packaging for food applications. Lancaster: Technomic Publishing Company.
Brody, A. L., Bugusu, B., Han, J. H., Sand, K. y Mchugh, T. H. (2008). Innovative Food Packing Solutions. Journal of Food Science, 56- 68.
Canning Green Beans (CGB). (2007). Ecoprofile of Truitt Brothers Process. Institute for Environmental Research and Education.
Cooksey, K. (2005). Effectiveness of antimicrobial food packaging materials. Food Addit. Contam. Journal, 22(10):46- 57.
Finkenzeller, K. (2003). RFID handbook: fundamentals and applications. West Sussex: John Wiley & Sons Ltd.
Kirwan, M. J. (2003). Food packaging technology. Oxford: Blackwell Publishing Ltd.
Lange, J., y Wyser, Y. (2003). Recent innovations in barrier technologies for plastic packaging. A review. Packag Technol Sci, (16):149–58.
López B., G. (2008). Caracterización de la corrosión en materiales metálicos de la industria electrónica en Mexicali, B. C. (Tesis inédita de doctorado). UABC, Mexicali, México.
Ray, S., Easteal, A., Quek, S. Y. y Chen, X. D. (2006). The potential use of polymer-clay nanocomposites in food packaging. Int J Food Eng, 2(4):1-11.
Soroka, W. (2002). Fundamentals of Packaging Technology. Institute of Packaging Professionals (IoPP), 23-35.
Walsh, A., Balachandran, M. y Herold, D. (2005). Engineers Guide to MATLAB. Prentice Hall.
Weiss, J., Takhistov, P. y McClements, J. (2006). Functional materials in food nanotechnology. J. Food Science, 71(9):56-69.
