Muchas operaciones en la industria alimentaria, como los procesos extractivos, requieren la aplicación de tratamientos térmicos, enzimáticos, o incluso del uso de fuerzas mecánicas para provocar la desintegración celular y facilitar la transferencia de masa. Los elevados costes energéticos junto con los efectos negativos sobre las características organolépticas y nutritivas del alimento de algunas de estas técnicas, han provocado la búsqueda por parte del sector industrial de nuevas tecnologías menos agresivas con el producto y que permitan reducir los costes de producción. Una de las técnicas con mayor proyección son los pulsos eléctricos de alto voltaje (PEAV).
La tecnología de los pulsos eléctricos de alto voltaje consiste en la aplicación intermitente de campos eléctricos de alta intensidad (hasta 40 kV/cm) y corta duración (microsegundos) sin apenas aumentar la temperatura del producto tratado y, por lo tanto, sin alterar sustancialmente sus propiedades sensoriales y nutricionales. Estos campos eléctricos de alta intensidad producen la electroporación de las células (ej. microorganismos, células vegetales, etc.), que se fundamenta en el aumento de permeabilidad de las membranas celulares.
Las dos principales aplicaciones de esta tecnología en la industria alimentaria se basan en este fenómeno de electroporación: la inactivación microbiana, aplicación que ha recibido la mayor parte del esfuerzo investigador, y la más reciente y objeto de este artículo, la mejora de la extracción de compuestos intracelulares de interés.
Debido a que los procesos de extracción son habituales en la industria alimentaria, las posibles aplicaciones concretas de la tecnología de los PEAV son múltiples y variadas. Por ello, es necesario su estudio individualizado para conocer en profundidad las posibles ventajas de la tecnología frente a los procesos tradicionales.
Algunos ejemplos de aplicación se describen a continuación:
Obtención de sacarosa de remolacha azucarera
Los procedimientos convencionales para la extracción y producción de azúcar de remolacha comprenden la aplicación de altas temperaturas (68-78ºC) tras el troceado más o menos grosero de las remolachas. A estas temperaturas elevadas, se produce una desnaturalización de las membranas celulares, lo que favorece la salida del azúcar del interior de las células. Sin embargo, la desnaturalización térmica de las paredes celulares provoca la contaminación del medio de extracción con proteínas y pectinas que disminuyen la pureza y calidad del extracto.
Diversos autores han demostrado que la aplicación de un tratamiento de PEAV previamente al proceso de extracción del azúcar permite permeabilizar las membranas celulares de la remolacha, mejorar la transferencia de masa y reducir las temperaturas y el coste energético del procesado.
Obtención de colorantes naturales
En la industria alimentaria hay una tendencia clara a sustituir los colorantes artificiales por pigmentos naturales procedentes fundamentalmente del reino vegetal. Los principales colorantes naturales son las clorofilas, los pigmentos carotenoides, los flavonoides (especialmente los antocianos) y las betalaínas. Dependiendo de su solubilidad, estas sustancias se extraen con solventes orgánicos o inorgánicos y, como en el caso del azúcar, no es infrecuente el uso de procedimientos agresivos para acelerar el proceso extractivo (temperatura, presión, etc.). Sin embargo, estos colorantes muestran una especial sensibilidad a las reacciones de oxidación, por lo que la aplicación de calor posee los consabidos efectos perjudiciales. Por ello, la búsqueda de alternativas para extraer esta clase de componentes en la industria alimentaria es una necesidad.
La permeabilización de las membranas de las células mediante un tratamiento de PEAV previo al proceso de extracción se ha demostrado que favorece la liberación de clorofilas, pigmentos carotenoides, betalaínas y antocianos. Así, en todos los casos estudiados se han encontrado mejoras desde el 50 hasta el 100% en los rendimientos obtenidos respecto a los controles, reduciendo en todos los casos las temperaturas de trabajo.
Obtención de sustancias con efectos positivos en la salud humana
Bien sea debido a la demanda por parte del consumidor o como estrategias comerciales del sector alimentario, es cada vez más frecuente en los supermercados la presencia de alimentos o productos enriquecidos con sustancias con supuestos efectos positivos en la salud humana, como los polifenoles, las isoflavonas o los fitoesteroles. Una de las mayores fuentes industriales de polifenoles son los subproductos originados por el sector enológico. Debido a este hecho, diversos autores han estudiado recientemente la aplicación de los PEAV para mejorar la extracción de polifenoles de residuos de uva provenientes de bodegas. En estos trabajos, se observó un aumento en la concentración de sustancias polifenólicas de entre un 50 y un 100%. En cuanto a la extracción de isoflavonas y fitoesteroles a partir de semillas de soja y de maíz, las mejoras encontradas en la concentración de los extractos han sido del orden del 20 y del 30%, respectivamente.
Fuente: Alimentatec
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