¿Son los recubrimientos comestibles la respuesta a envases de frutas y verduras más frescos y ecológicos?

En una revisión reciente publicada en la revista Alimentos, Los investigadores recopilaron la literatura disponible sobre recubrimientos comestibles y su potencial en la industria alimentaria. Su investigación destaca cómo estos recubrimientos a base de biopolímeros pueden presentar alternativas ideales a los conservantes y materiales de embalaje de plástico convencionales para conservar alimentos, especialmente los perecederos como frutas y verduras frescas. Esta revisión cubre detalles sobre los distintos tipos de recubrimientos comestibles actualmente en estudio, cómo se formulan y producen, y sus posibles aplicaciones en el futuro.

Revisar: Recubrimientos comestibles como sistema de envasado natural para mejorar la vida útil y la calidad de frutas y verduras. Haber de imagen: Suerte sin fin/Shutterstock

La necesidad de una conservación de alimentos de nueva generación

La investigación sobre los efectos adversos para la salud de los conservantes alimentarios y la concienciación que esto ha logrado entre los consumidores ha provocado un cambio en el mercado en el que los productos alimentarios frescos y “orgánicos” se prefieren cada vez más a sus homólogos más procesados. Dado que el público es cada vez más consciente de los efectos de los contaminantes antropogénicos en el medio ambiente, las empresas alimentarias se enfrentan ahora a un dilema en relación con la reducción de los residuos plásticos y, al mismo tiempo, tienen que ampliar la vida útil de los alimentos frescos rápidamente perecederos como resultado de este cambio.

Si bien la biotecnología ha ofrecido la alternativa de cultivos genéticamente modificados con una vida útil mejorada, la ingeniería genética sólo puede llegar hasta cierto punto a la hora de mejorar el tiempo que las frutas y verduras permanecen sabrosas, y mucho menos frescas. La creciente demanda en los países desarrollados de alimentos frescos “orgánicos”, muchos de los cuales son exóticos e importados de países extranjeros, está obligando a la industria alimentaria a explorar alternativas que puedan evitar el deterioro de los alimentos por oxidación, contaminación microbiana o deterioro de las características sensoriales sin añadir a la sobrecarga de plástico existente que experimentan los vertederos en todo el mundo.

Investigaciones recientes han sugerido que los recubrimientos comestibles podrían proporcionar la solución que busca la industria alimentaria. Los recubrimientos comestibles son películas a base de biopolímeros que se aplican directamente a la superficie de los alimentos para formar una barrera protectora (envase primario) contra los efectos adversos de la exposición ambiental. Estas películas ecológicas están calificadas como seguras para el consumo humano y al mismo tiempo satisfacen los requisitos de conservación (permeabilidad al oxígeno y al dióxido de carbono) y propiedades sensoriales (deben ser transparentes, insípidas e inodoras). Dependiendo de su formulación, los recubrimientos comestibles pueden presentar las ventajas añadidas de potenciar las propiedades sensoriales de los alimentos que protegen o mejorar su estabilidad bioquímica, fisicoquímica y microbiana.

Según su composición, las biopelículas se clasifican en tres tipos: hidrocoloides (compuestos de polisacáridos y lípidos), lípidos y combinaciones de ambos. Además, algunos recubrimientos comestibles contienen nanopartículas inorgánicas (NP), aceites esenciales (AE) y otros elementos para satisfacer necesidades alimentarias específicas.

Representación esquemática de los procesos utilizados para la aplicación de recubrimientos en frutas y hortalizas. (A): inmersión; (B): fumigación; (C): impregnación al vacío.

Procesos de formulación y aplicación de películas.

La fundición y la extrusión son los dos métodos más utilizados y ampliamente estudiados para la formación de películas. La fundición es un proceso de tres pasos en el que primero se disuelve un biopolímero en un disolvente no tóxico, posteriormente se vierte en un molde y luego se seca. Dada la interacción cohesiva entre partículas, este método produce resultados de fundición en una película comestible homogénea. La fundición presenta un método de producción de películas de bajo costo sin la necesidad de equipos de fabricación especializados. Desafortunadamente, dada la necesidad de un solvente y un molde, la fundición requiere mucho tiempo, se limita a la producción únicamente de láminas y tubos, y es propensa a la desnaturalización de proteínas inducida por solventes, lo que limita su uso a la investigación de laboratorio y a aplicaciones industriales piloto.

A diferencia del proceso de fundición “húmedo” que utiliza disolventes, la extrusión es un método seco que implica una mezcla directa de componentes de biopelículas, que luego se comprimen a altas temperaturas y presiones. Alivia los inconvenientes de la fundición, al ser un proceso rápido y energéticamente eficiente con potencial para incorporar una amplia gama de componentes. Sus desventajas son la necesidad de equipos costosos y especializados que requieren un mantenimiento frecuente, lo que restringe su uso a aplicaciones industriales a gran escala.

Hasta ahora, se han ideado tres métodos principales de aplicación de recubrimientos por extrusión: inmersión, pulverización e impregnación al vacío. La fumigación es la más antigua y la más utilizada. Como su nombre lo indica, se rocía una formulación de biopolímero sobre todas las superficies de los productos alimenticios. Si bien esto aseguró un envasado homogéneo, es posible que el spray ni siquiera provoque un desperdicio de biopolímero y una reducción neta del valor nutricional de los alimentos en conserva. En el método de inmersión, el alimento se sumerge en la solución de recubrimiento durante 5 a 300 segundos, tras lo cual se drena el exceso de solución. Este método garantiza una capa uniforme en todas las superficies de los alimentos, con un desperdicio mínimo de componentes de la película.

La impregnación al vacío es un método novedoso que sigue a la inmersión. Después de sumergir el producto alimenticio, se somete a una presión extremadamente baja, que elimina el aire residual e introduce el estado de “vacío”, lo que aumenta la vida útil.

Componentes de la película

Los polisacáridos son las más comúnmente utilizadas de las diversas macromoléculas utilizadas en los recubrimientos comestibles. Este grupo se caracteriza por ser eficiente O₂ y compañía₂ barreras, pero dada su naturaleza hidrófila, barreras deficientes contra la humedad. El quitosano (CH), derivado de la quitina, el almidón, la péctica, el alginato y la celulosa, son polisacáridos comúnmente utilizados, aunque generalmente se combinan con otros compuestos para aliviar sus deméritos de retención de humedad.

Los recubrimientos comestibles a base de proteínas son el siguiente grupo importante de películas, con beneficios derivados de sus propiedades de resistencia a los gases y su uso potencial como suplementos proteicos directos de los productos alimenticios que recubren. El suero, la soja, el gluten y el maíz zein son componentes proteicos de recubrimiento comestible de uso común que se investigan cada vez más por su potencial para ser reciclados en la industria alimentaria.

Los lípidos forman el último grupo principal de biomoléculas utilizadas convencionalmente para la producción de películas. Los lípidos generalmente tienen las mejores propiedades de resistencia a la humedad y a la oxidación de cualquiera de los componentes de la película antes mencionados. Sin embargo, su alta hidrofobicidad hace que sus películas sean comparativamente mucho más frágiles que los polisacáridos o las proteínas. Por lo general, deben aplicarse en capas gruesas que, si bien no son tóxicas, deben retirarse o despegarse antes de consumirlos. La cera de parafina fue uno de los primeros componentes utilizados en las capas comestibles y sigue siendo el componente de películas lipídicas más popular que se utiliza en la actualidad.

Los aceites esenciales (AE) son compuestos aromáticos derivados casi ubicuamente de extractos de plantas. Estos aceites se seleccionan por sus propiedades hidrófobas y de mejora sensorial (olor). Los AE rara vez se utilizan de forma aislada, pero a menudo se encuentran como aditivos en películas compuestas principalmente de polisacáridos, proteínas o lípidos. Recientemente, la investigación ha comenzado a centrarse en identificar los AE con el beneficio adicional de tener propiedades antimicrobianas intrínsecas y sus aplicaciones como conservantes naturales que pueden prolongar la vida útil de los alimentos.

“Las nanoemulsiones son soluciones de aceite en agua o agua en aceite que se pueden utilizar en formulaciones de recubrimientos comestibles para mejorar sus propiedades fisicoquímicas. Las nanoemulsiones de aceite en agua son más adecuadas para esta aplicación, ya que pueden fusionarse fácilmente con componentes de calidad alimentaria, lo que permite un mejor proceso de ampliación. Las nanoemulsiones de aceite en agua se consideran recubrimientos comestibles de próxima generación, ya que pueden fusionarse con componentes de calidad alimentaria, lo que permite más posibilidades para el paso de ampliación en la industria mediante la aplicación de un enfoque de homogeneización”.

Los bionanocompuestos son componentes de películas novedosos que incorporan nanopartículas inorgánicas (NP), nanofibras y nanorellenos en diversas combinaciones y espesores de película para lograr el grado deseado de resistencia al aire y la humedad. Se ha demostrado que algunos de estos compuestos mejoran las propiedades mecánicas y las resistencias térmicas del componente de película primario a base de polímero. Las NP son partículas coloidales sólidas a nanoescala que son estables, funcionales y biológicamente activas. La mayoría de estos coloides se eligen por sus características antimicrobianas, lo que mejora sustancialmente la vida útil de los alimentos.

Subproductos alimentarios como materiales para la formación de recubrimientos comestibles

Todos los recubrimientos comestibles que se utilizan actualmente en la industria alimentaria utilizan al menos una macromolécula natural para actuar como biopolímero base: un polisacárido, lípido o proteína. La mayoría, si no todos, de estos pueden obtenerse directamente de subproductos de la industria procesadora de alimentos, especialmente durante la cosecha de cultivos alimentarios.

La investigación industrial y científica a gran escala está explorando la posibilidad de derivar todos los componentes del recubrimiento a partir de subproductos de la producción de alimentos o lípidos reciclados, lo que, de tener éxito, contribuiría sustancialmente a la eficiencia y sostenibilidad de los envases comestibles. De esta manera, se minimizarían el desperdicio de alimentos y los impactos ambientales de la industria procesadora de alimentos.

Conclusiones

La investigación actual resumió la literatura anterior sobre recubrimientos comestibles, centrándose en su composición, formulaciones, aplicación y ventajas y desventajas relativas. Cuando se optimizan los requisitos de resistencia específicos de los productos alimenticios, tanto los datos industriales como los científicos coinciden en que los recubrimientos comestibles prolongan significativamente la vida útil de los alimentos perecederos sin la necesidad de conservantes convencionales potencialmente tóxicos. Se ha demostrado que los recubrimientos comestibles mejoran el atractivo fisicoquímico y sensorial de sus alimentos encapsulados, lo que sugiere aún más sus beneficios.

“Los recubrimientos comestibles son una alternativa adecuada a los envases de plástico tradicionales que está siendo ampliamente estudiada hoy en día, especialmente para productos perecederos como frutas y verduras. La necesidad de reducir el desperdicio alimentario, el interés de los consumidores por incorporar más productos frescos a su dieta y la concienciación de la sociedad sobre el medio ambiente son puntos clave y principales motivos por los que los recubrimientos comestibles están despertando tanto interés por parte de la comunidad científica. Los datos recogidos sobre recubrimientos comestibles muestran que esta vía debería ser considerada por la industria alimentaria, no sólo por las ventajas desde el punto de vista de la prolongación de la vida útil de los productos perecederos sino por la posibilidad de utilizar otros subproductos alimentarios. como pectina y quitosano, como biopolímeros para formulaciones de recubrimiento”.