¿Se puede optimizar el lavado de vegetales reduciendo riesgos y haciéndolo más sostenible?

Una de las grandes necesidades del sector hortofrutícola es conocer cómo optimizar la etapa de lavado, y principalmente cómo evitar los riesgos microbiológicos y químicos que se acumulan en el agua de lavado. La bibliografía existente indica que la desinfección del agua de lavado es la principal estrategia para reducir el riesgo microbiológico. Sin embargo, existe un gran desconocimiento sobre el tipo de desinfectante más adecuado para cada proceso, así como de los rangos óptimos del desinfectante garantizándo la calidad microbiológica eviten el riesgo químico de acumulaciónde subproductos de desinfección. Asimismo, también se desconoce qué parámetros deben ser monitorizados a lo largo del proceso con el fin de asegurar la correcta desinfección y renovación del agua, así como los equipos y métodos de análisis que pueden ser utilizados para el seguimiento y la monitorización automatizada del proceso de desinfección.

La desinfección del agua de lavado en sistemas con recirculación es una de las etapas comunes y más críticas en el sector de las frutas y hortalizas enteras, procesadas en IV gama, las destinadas al congelado, a la conserva o a la elaboración de zumos. Todos estos productos y materias primas requieren de un lavado que permita eliminar la suciedad de campo ya que por sus condiciones de producción están expuestos al contacto con la tierra, al polvo que arrastra el viento, así como los restos del propio vegetal. A medida que se lava producto, resulta imprescindible utilizar un desinfectante que mantenga la calidad del agua de lavado y evite la propagación de microorganismos a través del agua de forma que se mantenga la higiene de los alimentos lavados (Reglamento 852/2004). El uso de desinfectantes ha sido recomendado por agencias nacionales como la Agencia Española de Consumo, Seguridad Alimentaria y Nutrición (AECOSAN), organismos Europeos como la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) o internacionales como en Estados Unidos la Agencia de Administración del Alimento y del Medicamento (FDA). Los desinfectantes se clasifican como 'coadyuvantes tecnológicos' ya que a diferencia de los aditivos alimentarios, se utilizan intencionadamente para desinfectar el agua de proceso, aunque en el producto final pueden dar lugar a la presencia involuntaria, pero técnicamente inevitable, de residuos de la propia sustancia o de sus derivados, siempre y cuando no presenten ningún riesgo para la salud y no tengan ningún efecto tecnológico en el mismo (CE 1333/2008).

Para eliminar los restos del desinfectante es recomendable un enjuagado posterior con agua potable. Sienpre que la presencia de los subproductos en el producto final sea involuntaria, los coadyuvantes tecnológicos no se consideran biocidas regulados a nivel de la Unión Europea, sino que están sujetos a la normativa de cada país. En España, debido a la aplicación de la normativa Europea sobre aditivos y coadyuvantes tecnológicos, muchas de las normas relacionadas con las reglamentaciones técnico-sanitarias han sido derogadas (Real Decreto 176/2013). Actualmente, se están revisado los coadyuvantes tecnológicos con el fin de identificar aquellos autorizados en cada grupo de alimentos, incluidos las frutas y hortalizas frescas. Para que nuevos desinfectantes obtengan su aprobación y puedan ser incluidos en este listado, el Comité Científico de la AECOSAN, como organismo responsable debe evaluar el riesgo y establecer los parámetros de seguridad en función del uso previsto.

En el borrador del Real Decreto sobre coadyuvantes tecnológicos se quiere regular la cantidad de coadyuvante tecnológico en base a los residuos de subproductos de desinfección, en concreto de trihalometanos (THMs) y cloratos. Para ello proponen que en el agua de lavado los Límites Máximos Residuales (LMRs) sea los mismos que para el agua potable (THMs <100 µg/L y cloratos <0,7 mg/L). Frente a esta propuesta inicial, los productores de IV Gama han solicitado que se regule la cantidad de coadyuvante tecnológico según los residuos en el producto y no en el agua de lavado y que se autorice los mismos LMRs que para agua potable. La EFSA ha publicado una opinión científica en la que se evaluaban los posibles riesgos para los consumidores asociados a la presencia de cloratos en los alimentos, asumiendo una hipotética aplicación de un LMR de clorato de 0,7 mg/kg en todos los alimentos, incluyendo el agua de bebida. La conclusión de este análisis de riesgos fue que con respecto a la situación actual, el impacto en la exposición crónica y aguda —así como los riesgos— serían mínimos. Por lo tanto, para el caso de los cloratos, la aplicación del LMR por defecto de 0,01 mg/kg establecido en el Reglamento (CE) No 396/2005 no se debe de aplicar y aunque en un principio la Comisión Europea era partidaria de establecer unos LMR para los productos vegetales, todavía no se ha armonizado para toda la UE. En su defecto, la CE propone que cada estado miembro establezca su propia lista con los límites de subproductos autorizados que irá en función de los coadyuvantes tecnológicos que están autorizados en cada país.

En un artículo de nuestro grupo de investigación titulado ¿Hay alternativas al cloro como higienizante para productos de IV gama? (Gil y col., 2014), indicábamos que en los últimos años se ha generalizado la recomendación de prescindir del uso de cloro y sus derivados por el riesgo medioambiental asociado al vertido de aguas y al posible riesgo para la salud debido a la formación de subproductos organoclorados. Los subproductos organoclorados, formados principalmente por trihalometanos y ácidos haloacéticos, se forman por la reacción del cloro con la materia orgánica a diferencia de otros como cloritos, cloratos y percloratos que se forman por la desproporcionalización del ácido hipocloroso. Recientemente, las recomendaciones para la correcta implantación de los desinfectantes en las líneas de lavado han sido revisadas y recopiladas en un artículo especial para IV Gama titulado 'Presente y futuro de la desinfección del agua en la industria hortofrutícola' (Gil y Allende, 2017), en el cual se establecen los principios de la desinfección y las posibles líneas de evolución en esta área.

Cuando un sistema de lavado es diseñado existen parámetros críticos que deben de tenerse en cuenta como: 1) la capacidad que debe tener el sistema, 2) la proporción entre volumen agua/kilos de producto lavado, 3) tiempo de permanencia del producto en el tanque de lavado, así como 4) una carga uniforme del producto, con los ajustes necesarios para cada tipo de producto. El objetivo en todo momento es que el sistema no se sobrecargue de modo que se mantenga la concentración residual mínima efectiva del desinfectante en todo momento durante el proceso de lavado. Otros parámetros a tener en cuenta son: aireación y agitación, lavado por inmersión o duchas, tasas de renovación y flujo de agua en contracorriente.

La eficacia antimicrobiana de un desinfectante en el agua de lavado va a depender de dos parámetros, la concentración del desinfectante y el tiempo de contacto del producto y el agua de lavado. Estos parámetros deben ser considerados simultáneamente como la ‘dosis’ aplicada, siendo igual a la concentración del desinfectante (en ppm) x tiempo de contacto (en min) (Gombas y col., 2017). Con el fin de prevenir la contaminación cruzada, la acción desinfectante en el tanque de lavado debe ser instantánea (cuestión de segundos), por lo que la eficacia antimicrobiana en este caso va a depender fundamentalmente de la concentración.

En el caso de los agentes de desinfección clorados, cuando son adicionados al agua se forma el ácido hipocloroso (HOCl) que se disocia reversiblemente en ión hipoclorito (OCl-), en una proporción que depende del pH del agua. La concentración de cloro ‘libre’ hace referencia a la suma de las concentraciones de estas dos especies (HOCl y OCl-), aunque la capacidad antimicrobiana de ambas es muy distintas, siendo el HOCl la especie más reactiva. Cuando las especies reactivas del cloro reaccionan con compuestos orgánicos e inorgánicos que hay presentes en el agua de lavado se forma el cloro 'combinado'. Estas reacciones forman parte de lo que se conoce como 'demanda de cloro' y una vez que se satisface esta demanda inicial, al agregar mayor cantidad de cloro, se empezará a acumular 'cloro residual', que es la concentración de cloro libre que queda después de que se haya satisfecho la demanda de cloro (Gombas y col., 2017). La concentración del desinfectante, especialmente de cloro libre, si no es constantemente agregada, disminuye rápidamente como resultado de su reacción con la materia orgánica.Las principales fuentes que contribuyen a la carga orgánica en el agua de lavado son aquellas que provienen de la suciedad del producto bien de restos de tierra o de la superficie del vegetal, así como de la materia orgánica liberada de los bordes cortados o de las zonas dañadas. Es necesario establecer una correlación entre la demanda del desinfectante y la materia orgánica, medida como demanda química de oxígeno (DQO), turbidez o conductividad, para conocer cuando se debe realizar las renovaciones de agua.

Cuando se emplea hipoclorito sódico, hipoclorito cálcico o cloro gas como desinfectante del agua de lavado de frutas y hortalizas, es bien conocido que los parámetros que deben controlarse para conseguir la máxima efectividad son el cloro libre, pH, potencial redox y turbidez (Suslow, 1997, 2001). Sin embargo, existen grandes discrepancias entre las recomendaciones teóricas, los rangos operacionales fijados en las instalaciones comerciales y los valores obtenidos experimentalmente. Por ejemplo, algunos estudios han demostrado la necesidad de mantener una concentración mínima de cloro libre > de 3.7 ppm para prevenir la contaminación cruzada entre el agua de lavado y el producto (Zhou y col., 2015). Nuestro grupo de investigación observó que era necesario el mantenimiento de una concentración de cloro libre de 5 ppm en el agua de lavado de espinaca inoculada con patógenos (Gómez-López y col., 2014). Dado que la prevención de la contaminación cruzada requiere la inactivación de patógenos en el tiempo de un segundo o menos, es probable que la concentración necesaria sea superior (Luo y col, 2011). Recientemente hemos observado que para que el recuento total de bacterias sea < 2 log UFC/100 mL y por tanto el riesgo de presencia de patógenos sea bajo, la concentración mínima de cloro libre en el agua debe ser de 10 ppm. En función de cada instalación, la demanda de desinfectante puede ser distinta, pero con un criterio conservador si existe una demanda puntual muy elevada es recomendable que el cloro nunca sea inferior a la concentración mínima crítica por lo que los límites operacionales se fijarían entre 10-20 ppm de cloro libre.

El pH es otro de los parámetros críticos en la desinfección del agua de proceso cuando se utilizan desinfectantes clorados. Por regla general, en los tanques de lavado de las empresas de IV gama el pH se suele establecer entre 7,0 y 8,0. A este pH, la concentración de ácido hipocloroso (HOCl) es mucho menor que la del ion hipoclorito (OCl-) y por tanto disminuye el cloro 'activo' en el sistema. De hecho, a un pH de 6,5, el 95% del cloro libre estaría formado por HOCl, mientras que a pH 8,0, el HOCl sólo supone un 20% del cloro libre. Nuestros datos experimentales demuestran que el rango de pH debe ser incluso inferior, entre 5,0 y 6,0, ya que es el pH al que el 100% del cloro libre está como HOCl y se consigue una mayor eficacia antimicrobiana. Teniendo en cuenta que la utilización de hipoclorito cálcico e hipoclorito sódico aumenta el pH del agua por encima de 8,6, para conseguir bajar el pH, es necesario adicionar reguladores de pH. Entre los distintos ácidos disponibles se puede emplear el ácido cítrico como ácido orgánico o bien un ácido inorgánico como el ácido fosfórico o el ácido sulfúrico. La gran desventaja de utilizar el ácido cítrico es que al ser un ácido orgánico añadimos materia orgánica, aumentando la formación de subproductos organoclorados (THMs). El potencial oxido-reducción o potencial redox (ORP) también se puede considerar como un parámetro útil para la monitorización del proceso de desinfección. El potencial redox se ha utilizado en la industria como una medida indirecta de la capacidad antimicrobiana del agua de lavado. Los valores superiores a 650 milivoltios (mV), reflejan un estado antimicrobiano más fuerte del agua. Los sensores en línea o portátiles que están disponibles comercialmente son relativamente baratos y proporcionan valores en tiempo real que los operadores pueden utilizar para realizar ajustes manuales o automáticos de la concentración de cloro libre, del pH y del potencial redox en el sistema de lavado.

Agradecimientos

Los autores agradecen la financiación al MINECO (proyecto AGL2016-75878-R) y al Center for Produce Safety (CPS 2017-107F).

Referencias bibliográficas

• AGL2016-75878-R: Sistema integral para el control de la desinfección del agua de procesado de alimentos vegetales: Riesgos microbiológicos y químicos.
• Allende, A., Gil, M.I. 2014. Situación actual de los riesgos microbiológicos de productos vegetales frescos y agua de proceso en la industria hortofrutícola. www.poscosecha.com/es/publicaciones/Grupo THM
• CPS 2017-01 Establishment of operating standards for produce wash systems through the identification of specific metrics and test methods. Center for Produce Safety Center for Produce Safety,
• EFSA Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria, Dictamen científico hecho público, con fecha 24 de junio de 2015, acerca de los riesgos para la Salud Pública debidos a la presencia de clorato en los alimentos. http://www.efsa.europa.eu/fr/efsajournal/pub/4135.htm ?
• Gil, M.I., Allende, A. 2017. Presente y futuro de la desinfección del agua en la industria hortofrutícola. Especial IV Gama. www.poscosecha.com/es/publicaciones
• Gomas, D., Luo, Y., Brennan, J., Shergill, G., Petran, R., Walsh, R., Hau, H., Khurana, K., Zomorodi, B., Rosen, J., Varley, R., Deng, K. 2017. Validating the effectiveness of wash water to prevent microbial cross-contamination of fresh-cut leafy vegetables. J. Food Prot., 80, 312-330.
• Gomez-Lopez, V.M., Lannoo, A., Gil, M.I., Allende, A. 2014. Minimum free chlorine 1351 residual level required for the inactivation of Escherichia coli O157:H7 and trihalomethane 1352 generation during dynamic washing of fresh-cut spinach. Food Control, 42, 1352-138.
• Huntley, J., Malkov, V. 2009. Amperometric probes or DPD analyzers: which is best for on-line chlorine monitoring. Waterworld, PennWell Corporation. www.hach.com
• Luo, Y., Nou, X., Yang, Y., Alegre, I., Turner, E., Feng, H., Abadias, M., Conway, W. 2011. Determination of free chlorine concentrations needed to prevent Escherichia coli O157:H7 1391 cross-contamination during fresh-cut produce wash. J. Food Prot. 74, 352-358.
• Reglamento (CE) Nº 852/2004 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 29 de abril de 2004 relativo a la higiene de los productos alimenticios.
• Reglamento (CE) Nº 1333/2008 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre de 2008 sobre aditivos alimentarios.
• Real Decreto 176/2013, de 8 de marzo, por el que se derogan total o parcialmente determinadas reglamentaciones técnico-sanitarias y normas de calidad referidas a productos alimenticios.
• Reglamento (CE) Nº 1333/2008 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre de 2008 sobre aditivos alimentarios.
• Reglamento (CE) Nº 396/2005 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de febrero de 2005 relativo a los limites máximos de residuos de plaguicidas en alimentos y piensos de origen vegetal y animal y que modifica la Directiva 91/414/CEE del Consejo.
• Suslow, T.V. 1997. Postharvest chlorination. Basic properties and key points for effective disinfection. Publication 8003 by the Regents of the University of California.
• Suslow, T.V. 2001. Water disinfection: a practical approach to calculating dose values for preharvest and postharvest applications. Publication 7256. University of California. Agriculture and Natural Resources http://vric.ucdavis.edu.
• Zhou, B., Luo, Y., Nou, X., Lyu, S., Wang, Q. 2015. Inactivation dynamics of Salmonella enterica, Listeria monocytogenes, and Escherichia coli O157:H7 in wash water during simulated chlorine depletion and replenishment processes. Food Microbiol., 50, 88-96.