La química en la alimentación: aditivos nutritivos y envases inteligentes

La necesidad de nuevos desarrollos y, por lo tanto, de inversión en investigación, es incuestionable, sin embargo, para las empresas no es tarea fácil. Tal como expone la Federación Empresarial de la Industria Química Española: “En la actualidad, sólo una de cada 140.000 sustancias sintetizadas en el laboratorio supera las pruebas y exigencias para su aplicación, mientras que en desarrollar y probar cada producto se puede tardar hasta diez años y requerir inversiones por encima de los 200 millones de euros”. En el mismo sentido se manifiestan otros representantes del sector que aseguran que “investigar no sale a cuenta”.

Abonos, sedales y redes de plástico, envases inteligentes que respiran, impiden la entrada de la humedad y la fuga de los aromas, botellas y recipientes de diferentes polímeros, gases para controlar la maduración de la fruta recogida, gases criogénicos para conservar los alimentos a bajas temperaturas, productos para proteger la salud de las plantas y los animales, desinfectantes… son tan solo algunos ejemplos de la contribución de la química a la alimentación humana.

Además de la obtención de cosechas abundantes y sanas, la alimentación del hombre requiere también la protección sanitaria y la alimentación de los animales. Feique aporta en este sentido el dato de que “sólo en Europa hay más de 280 millones de animales destinados a la alimentación, contando exclusivamente los ganados bovino, porcino y ovino”. “La química les protege contra las enfermedades, los parásitos y contribuye a su manutención. Si no se tratara a los animales con fármacos se perdería un 47 por ciento del ganado bovino, un 35 del porcino, un 22 del ovino y un 20 por ciento del aviar y, en algunos casos, nos expondríamos a que sus enfermedades afectasen a los humanos”, explican las mismas fuentes.

Productos Zoosanitarios 1,9% del sector (1.000 millones de Euros)

Fitosanitarios 1,1% del sector (575 millones de Euros)

Fuente: Feique

La principal causa de deterioro de los alimentos es la presencia de diferentes tipos de microorganismos, como bacterias, levaduras y mohos. El deterioro microbiano de los alimentos tiene pérdidas económicas sustanciales, tanto para los fabricantes, (pérdida de materias primas y de productos elaborados antes de su comercialización, deterioro de la imagen de marca, etc.) como para distribuidores y consumidores. Se calcula que más del 20 por ciento de todos los alimentos producidos en el mundo se pierde por acción de los microorganismos.

Bacterias, hongos, insectos, roedores, los gases del aire, el exceso o la falta de humedad, el frío, el calor o la acción de la luz pueden alterar y descomponer el alimento, por lo que los aditivos resultan imprescindibles. Los principales grupos de aditivos son: conservantes, antioxidantes, emulsionantes, estabilizantes, colorantes, aromatizantes y mejoradores de sus propiedades nutritivas.

De los 367 aditivos alimentarios, la industria alimentaria viene utilizando alrededor de 125. Del total, 88 son de origen natural y 161, sintéticos. En cuanto al resto, son naturales con modificaciones. Los más utilizados son los conservantes, los espesantes y los antioxidantes.

Conocer el comportamiento de los elementos de la naturaleza ha constituido una inquietud casi instintiva del hombre, que pronto aplicaría sus conocimientos más ancestrales a su preocupación y ocupación principal: la alimentación

Los aditivos más utilizados

Colorantes. Suelen ser los E-100, E-102, E-129. Como la tartracina, aditivo artificial usado para dar color amarillo azafrán a la paella.

Conservantes. Para mantener el producto. Son los E-200. Como sulfitos y nitritos.

Antioxidantes. En los E-300. Como el ácido ascórbico, que es vitamina C y se añade a zumos para que no se oxiden.

Estabilizantes. Son los que mantienen las propiedades o textura de los alimentos.

Espesantes o gelificantes. En los E-400. Como las gomas, alginatos, pectinas (presentes en frutas) o la metilcelulosa (usada porque crea una protección que hace que al freír una croqueta no absorba demasiado aceite). Son algunos de los aditivos necesarios para crear platos innovadores como gelatinas, sopas frías que se espesan o la famosa esferificación de Ferran Adrià.

En este grupo se encuentran los emulsionantes, que mantienen unidas mezclas de ingredientes (como los usados para que no se corte la mayonesa).

Minerales. Carbonatos, sulfatos, silicatos (están entre los E-500). Tienen usos diversos, como regular la acidez de los alimentos y evitar que aumente durante el proceso industrial.

Saborizantes. Como el glutamato monosódico, un aminoácido presente de forma natural en muchos vegetales.

Gases. Helio, butano, nitrógeno... Suelen usarse en el envasado al vacío de alimentos, para que no se vuelvan rancios o no pierdan el color, por ejemplo.

Otros. Edulcorantes, itoles (comomaltitol, xilitol, humectante que se usa en el chicle para dar sensación de frescor...), almidones que mantienen texturas, o las sustancias que favorecen o eliminan la creación de espuma son algunos ejemplos.

De hecho, los alimentos funcionales incorporan elementos que potencian algunas de sus propiedades positivas, contribuyendo a mejorar algunos procesos vitales. Este grupo de productos presenta en la actualidad un gran dinamismo, con un crecimiento anual que ronda el 30%, según Andrés Gavilán, presidente de la Asociación de Fabricantes de Complementos Alimentarios (AFCA).

Estos alimentos aparecieron por primera vez en Japón en 1991, cuando el gobierno de ese país certificó una bebida enriquecida con fibra como “alimento con usos saludables específicos”. Algo después, Estados Unidos estableció una legislación que regulaba este tipo de productos. En la actualidad, la Unión Europea dispone de una legislación específica que establece las características de los alimentos enriquecidos con esteroles vegetales que reducen los niveles de colesterol.

Dentro de los alimentos funcionales, las ofertas más consolidadas son las de yogures, con cerca del 38 por ciento del total, seguidos por otros lácteos, con un 31. En el caso de la leche líquida, son las presentaciones enriquecidas y las funcionales las que están experimentando unos mayores crecimientos en sus demandas.

Otro grupo de alimentos donde las presentaciones funcionales tienen una gran importancia es el de las bebidas, con ventas superiores a los 200 millones de euros. A continuación aparecen las galletas y los cereales para el desayuno, los productos de confitería, en especial chicles y caramelos, los alimentos para animales y los huevos y ovoproductos, aunque las presentaciones funcionales han llegado a prácticamente todos los sectores del mercado. La mayoría de estos productos tienden a ocupar las gamas más altas del mercado, como referencias de alto valor añadido.

De las grasas a la sal

En los últimos años la preocupación alimentaria se ha centrado en las grasas. Nueva York fue la primera ciudad de Estados Unidos en prohibir la utilización de grasas artificiales 'trans', el pasado junio. Al mes siguiente, el gobernador de California, Arnold Schwarzenegger, promulgó una ley que prohibía el uso de ácidos grasos provenientes de las grasas hidrogenadas en los restaurantes, como una medida de salud pública, ante el riesgo de enfermedades cardiovasculares y muerte temprana.

Ahora le ha tocado el turno al sodio. En los últimos cuatro años la cantidad de sodio en el pan que consumimos los españoles se ha reducido un 26% -lo que en términos de salud implica la reducción del riesgo de hipertensión- como resultado del convenio firmado en 2005 entre la industria panadera y el ministerio de sanidad, atendiendo la recomendación de la OMS, y cuyos resultados fueron presentados el pasado 29 de enero por el ministro de Sanidad, Bernat Soria. Otro sector alimentario que ya se ha puesto a trabajar para reducir el contenido en sal de los alimentos es el de la carne, concretamente, la industria jamonera.

CO2 supercrítico; separar sin alterar

La demanda creciente de productos de alto valor añadido, que incorporen sustancias naturales, principios activos con valores nutritivos, etc., y las exigencias legales, están obligando a los fabricantes a buscar nuevos procesos industriales para conseguir mejorar la calidad sin generar residuos, adaptando sus productos a las tendencias de consumo. En este sentido, la extracción de principios fundamentales es utilizada principalmente para aportar aquella materia extraída de alto valor añadido (vitaminas, aceites esenciales, aditivos, aromas…) al producto, o eliminar sustancias (cafeína, grasas...). La tecnología basada en fluidos supercríticos (sustancia que se encuentra en determinadas condiciones en un estado con propiedades intermedias entre líquido y gas) puede emplearse en multitud de operaciones básicas, pero ha experimentado un notable desarrollo como medio de reacción para la extracción y la purificación de sustancias de alto valor añadido. Esta técnica permite que el CO2 en estado supercrítico, gas totalmente inocuo que en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico se convierte en un disolvente muy potente, sirva como elemento separador eficaz totalmente limpio. Sus principales ventajas radican en la fácil separación de sustancias; las suaves temperaturas en el proceso que permite no dañar al producto; ser un elemento no inflamable, no corrosivo, no tóxico, no cancerígeno; su capacidad selectiva y la no generación de residuos.

Según el centro tecnológico Ainia, que trabaja desde el año 93 en la investigación y la aplicación de fluidos supercríticos en la industria, en España ésta es todavía “una tecnología en gran medida desconocida y las empresas que la utilizan contratan estos servicios en otros países ante la carencia de oferta tecnológica en fluidos supercríticos en nuestro país.”

Emplatando una de moléculas…

La cocina estrechó su dialogó con la ciencia, hurgó en ella y experimentó con los conocimientos científicos sobre los alimentos, su composición, sus propiedades... Ese fue el origen de la gran revolución que se ha producido en el mundo de la alta gastronomía en los últimos años, haciendo de la cocina de vanguardia una experiencia sensorial sin precedentes. Pero he aquí que a ésta la llamaron gastronomía molecular. Y entonces, se rompió el encanto.

Si la mayoría de consumidores percibe el término “aditivo” como un elemento nocivo o indeseable, lo de “molecular” todavía le suena peor… Precisamente, la polémica más mediática que han suscitado los aditivos estalló entre fogones, cuando el cocinero Santi Santamaría, galardonado recientemente con el primer premio 'Temas de Hoy' por la obra 'La cocina al desnudo', denunció el uso de sustancias químicas peligrosas para la salud en la alta cocina y criticó los métodos y los ingredientes de este tipo de cocina y a los cocineros “pretenciosos, que nos dan de comer platos que ni ellos mismos comerían”, dijo el chef.

Sí, la cocina molecular es la que introduce elementos químicos, como el nitrógeno líquido, pero cocina molecular no significa únicamente la utilización de elementos químicos para lograr reacciones en los ingredientes sino también el estudio de los ingredientes naturales y las reacciones químicas que producen en el alimento. Se trata, en fin, de la disciplina científica que estudia las transformaciones de los alimentos en la cocina.

Hace apenas unos días se clausuró el congreso Madrid Fusión, en el que se abordó la relación entre cocineros y científicos. Además de cuestionar la conveniencia de seguir utilizando el término “cocina molecular”, durante las sesiones de debate quedó claro que “la cocina -declaró el 'cocinero molecular' por excelencia, Ferran Adrià-, puede ser un magnífico vehículo para que la ciencia llegue a la calle”.

Por lo que respecta a la estructura empresarial, los productos funcionales no presentan unos operadores específicos, sino que suelen ser las empresas líderes de cada sector las que apuestan por este tipo de ofertas, conscientes de sus enormes perspectivas de crecimiento y de sus interesantes márgenes comerciales.

En estos momentos, este segmento de productos se haya en una relativa situación de 'stand by' ya que, como nos explica el presidente de AFCA, “el sector se encuentra a la espera de que la Comisión Europea establezca qué productos pueden ser “funcionarizados”, lo cual no se producirá hasta 2011.”

Por el momento, algunos datos significativos sobre la buena salud de esta gama de productos los arroja el informe Emerging Health and Wellness Culinary Trend Mapping Report del Center for Culinary Development (CCD) y Packaged Facts, en el que afirma que, en todo el mundo, el lanzamiento de productos que contienen omega-3 aumentó un 40 por ciento en los primeros 11 meses de 2007, o que el consumidor estadounidense promedio gasta 90 dólares al año en alimentos y bebidas funcionales.

El citado informe señala también que los nuevos lanzamientos están cubriendo necesidades especificas como el aumento de la saciedad -ante el incremento de la obesidad entre la población norteamericana-, mejorar la memoria, retrasar la aparición de arrugas, o productos formulados con aminoácidos, vitaminas y proteínas para estimular la función cerebral, estos últimos conforman toda una tendencia, con 450 alimentos y bebidas lanzados en el 2007.

El Instituto Tecnológico de Embalaje, Transporte y Logística (ITENE) es pionero en el desarrollo de embalajes activos y envases inteligentes, y en estos momentos está inmerso en numerosos proyectos de investigación entre los que destaca el proyecto Nafispack (Natural Antimicrobials For Innovative and Safe Packaging), que nace como respuesta a la necesidad del mercado de alargar la vida útil de los alimentos frescos. El proyecto tiene como objetivo el desarrollo de nuevos materiales de envase que permitan, en los productos frescos, evitar, reducir y detectar el crecimiento de patógenos y de los agustes responsables de que se deterioren, y se centra especialmente en el pescado, el pollo fresco y las verduras mínimamente procesadas, o de IV gama. El proyecto Nafispack investigará cómo asegurar y mantener la calidad de esos productos alimentarios en la cadena de suministro mediante el desarrollo de nuevos sistemas de envase que aumenten la duración del producto fresco combinando dos tecnologías: el envase activo antimicrobiano y el envase inteligente, este último basado en la monitorización. Según fuentes del Instituto, los nuevos materiales de envase y sus sustancias activas serán evaluados en términos de riesgo químico, toxicológico, microbiológico y de modelo predictivo, con el objeto de determinar si es posible su inclusión en las listas positivas que está preparando la Comisión Europea para la regulación de los mismos.

La complejidad de la cadena de distribución es cada vez mayor, y las exigencias del consumidor en cuanto a variedad, disponibilidad de todo tipo de producto en cualquier época del año y, sobre todo, demanda de alimentos procesados, crecen a pasos de gigante

Son sistemas diseñados para incorporar deliberadamente componentes que transmitan sustancias a los alimentos o a su entorno (migración positiva), o que absorban sustancias de los alimentos o de su entorno (sorción y permeación positivas). Los envases activos tradicionales son aquellos separados del alimento y del envase en forma de bolsitas o saquitos.

Actualmente, se presentan con gran número de diseños: integrados en el envase (en las paredes de un film, bandeja, botella, en la capa intermedia de estructuras multicapa) o en su tapa, en forma de etiquetas, hot-melt, cintas adhesivas, juntas, tapones, etc.

Química enológica, caso aparte…

El enológico es un sector tradicionalmente ligado a la química; ambas disciplinas se unen en el cometido de buscar, nada menos que, sensaciones… Tal como explica Pablo Izquierdo, director técnico de Sepsa-Enartis, “las empresas de insumos del sector enológico van innovando día a día dentro de sus limitaciones, limitaciones más restrictivas que las indicadas en alimentación, pues en nuestro caso en lugar de regirnos por el Codex Alimentario, nos regimos por el Codex Enológico y por las Denominaciones de Origen, aún más restrictivas”. Esta exhaustiva regulación obedece “a una cuestión de tradición, aunque, actualmente, las cosas están cambiando y vamos convergiendo con las industrias alimentarias clásicas”, añade Izquierdo. A estas limitaciones se añaden las particularidades del producto como la variabilidad, el hecho de que el tipo de uva del que se parte nunca es igual, sin embargo el resultado final, bajo la misma marca, debe tener siempre las mismas características organolépticas.

Pablo Izquierdo nos habla de los productos con los que lograr los sabores y olores buscados y cuenta algunas peculiaridades de este proceso, a caballo entre el arte y la ciencia.

“Los tipos de producto que utilizamos son los biotecnológicos, originarios de organismos vivos, y las levaduras, bacterias, nutrientes de levaduras y bacterias, enzimas, y otros coadyuvantes como los polisacáridos procedentes de Saccharomyces cerevisiae. Las levaduras son la 'máquina' que transforma el mosto de uva en vino, y según el objetivo tecnológico se utiliza una cepa de Saccharomyces cerevisiae u otra. Por ejemplo, si tienes una uva tinta y tu objetivo es hacer un rosado fresco, muy aromático (perfil de fresa roja, piruleta, y tonos a flores violetas), con un gran equilibrio en boca fácil, en condiciones fáciles de producción y fácil de beber, utilizas la Challenge Red Fruit en las condiciones mínimas que nosotros solemos aconsejar. Si quieres mejorar su acción y aumentar la generación de aromas, utilizas nutrientes de levaduras específicos procedentes de levadura, de la forma que nosotros solemos indicar. Si quieres que este vino sea muy redondo y sin amargores existen diversos tratamientos que, por desgracia no suelen ser iguales y pocas veces son extrapolables.

Pensemos que la elaboración de vinos es una ciencia pero sigue siendo un arte y el artista es el enólogo con el que nosotros colaboramos estrechamente,

En el vino trabajamos otros insumos más clásicos procedentes de la industria química como son clarificantes proteicos y minerales, algunos ácidos orgánicos y gases. Asimismo, también utilizamos algunos productos que ceden aromas pero todos ellos vienen de la uva, o del roble tostado (en forma de barrica, o chips), todo perfectamente regulado según indica la tradición.”

Cuando los sistemas activos liberan sustancias beneficiosas al alimento pueden encontrarse otras ventajas, como una migración controlada del aditivo, de forma que se vaya consumiendo a medida que se va liberando y sólo suministre la cantidad que se requiere, evitando excesos.

Las tecnologías de envase activo son muy diversas y llevan comercializándose desde los años ochenta en Japón y Australia. En Europa, algunas de estas tecnologías en su versión más simple también llevan utilizándose desde hace años, incluso sin saberlo, como es el caso de los sistemas que retiran el etileno producido por ciertas frutas y hortalizas como el plátano, el brócoli, el kivi o el aguacate, cuya senescencia se ve acelerada por la presencia de esta sustancia. La pulverización de etanol también se utiliza ampliamente en productos de bollería y panadería ya que reduce el crecimiento de mohos.

La activación de estos sistemas suele hacerse en el momento de envasado, por la presencia de agua o por radiación infrarroja o ultravioleta.

Muchos absorbedores de oxígeno consisten en metales y óxidos metálicos en polvo, ditionito sódico, ascorbatos o hidrocarburos insaturados, y actúan mediante una reacción redox. En ocasiones, pueden combinarse varias tecnologías de sistemas activos para obtener un producto de mejor calidad y más seguro. Por ejemplo, una bolsita puede contener un secuestrador de oxigeno y un emisor de etanol (polvo de hierro y zeolita con etanol), si se quiere potenciar la inhibición del crecimiento de mohos.