Cada vez es más evidente el empoderamiento de los consumidores por la búsqueda de alimentos libres de agroquímicos, a su vez más saludables y amigables con el medioambiente. Sin embargo, no es posible concebir este tipo de alimentos si no se piensa en los envases que los contienen y que permiten mantener sus características y propiedades durante su tiempo de almacenamiento y distribución.

La innovación en los sistemas de envasado se ha visto influenciada por los cambios dinámicos en el estilo de vida de los consumidores, los cuales están demandando cada vez más productos mínimamente procesados listos para el consumo (ready-to-eat) y/o etiqueta limpia (clean-label), logrando modificar el mercado. Además, se han modificado los procesos de compras de frutas y verduras en este corto período; tomando como preferencia los procesos de compra por sistemas on-line, los cuales deben contemplar una logística y distribución de menor escala hacia los consumidores de forma segura.

Por esto, los avances en la industria de los envases permitirán garantizar y mejorar la seguridad y calidad de los alimentos envasados, junto con minimizar las pérdidas de productos. Sin embargo, se debe tener presente en estos nuevos desarrollos, la constante conciencia medioambiental por la búsqueda de estructuras o envases que contemplen y utilicen materiales biodegradables/compostables o que permitan ser reaprovechados mediante la utilización de estructuras constituidos por monomateriales, lo que hace aún más desafiante el desarrollo y la innovación en esta área.

Para lograr estos grandes objetivos en la innovación de los envases destinados para la industría alimentaria, se hace necesaria la contribución e interacción simultánea de diversos profesionales, tales como microbiólogos, ingenieros de alimentos, químicos, agronómos, legisladores y otros.

ENVASES ACTIVOS

Los sistemas activos se han definido como un tipo de empaque que cambia las condiciones del envase con el objetivo de extender la vida útil, o mejorar la seguridad o propiedades sensoriales mientras se mantiene la calidad del producto envasado. Estos envases pueden proporcionar variadas funciones, las cuales no son posibles de encontrar en el envasado tradicional, ya que se ven favorecidas las interacciones entre el material de envase y el producto envasado (procesos de migración positiva).

Dentro de los sistemas de envasado activo destacan mecanismos secuestradores o liberadores, los cuales tienen la posibilidad de absorber o liberar compuestos al interior del envase (Figura 1). Normalmente, un gran número de los sistemas liberadores de sustancias se han utilizado para el control del crecimiento de microorganismos (agentes antimicrobianos y antifúngicos), como también evitar posibles contaminaciones posteriormente.

Los envases con actividad antimicrobiana permiten reducir la tasa de crecimiento de microorganismos, ya sea incrementando la fase lag o por la inactivación de los microorganismos presentes en el producto envasado. Algunos de estos sistemas los podemos encontrar en sistemas con atmósfera modificada, los cuales se han utilizado para envasar ensaladas mínimamente procesadas, listas para su consumo (IV gamma), en estructuras complejas de PP/EVOH, donde se incorporó aceite esencial de orégano y citral. Estos fueron evaluados en su capacidad de alargar la vida útil y en proteger de la presencia de microorganismos como Escherichia coli, Salmonella enterica y Listeria monocytogenes a los productos.

La efectividad de los envases antimicrobianos dependerá del espectro de acción, tipo de microorganismo presente, de su tasa de crecimiento, y de las propiedades fisicoquímicas del alimento, entre otras. Por lo tanto, el desarrollo de sistemas activos antimicrobianos debe ser cuidadoso, ya que por un lado se debe controlar el desarrollo de microorganismos objetivos, y por otro, se deben tener presente los posibles cambios en las propiedades del envase (poliméros) atribuídas a la incorporación de estos agentes. Algunas de estas modificaciones que se generan afectan las propiedades mecánicas y barreras de los envases.

Entre la diversidad de compuestos naturales antimicrobianos se encuentran los aceites esenciales provenientes de fuentes naturales tales como orégano, canela, ajo (ej. timol, carvacrol), la utilización de polímeros con esta actividad (ej. quitosano) o compuestos volátiles generados por microorganismos (ej. pirozinas, alcoholes, cetonas). Actualmente, el desarrollo de envases activos antimicrobianos, destinados a la industria de alimentos, ya se encuentra utilizando agentes que pueden ser obtenidos a partir de microorganismos tales como bacteriosinas (ej. pediocina y nisina), antibióticos (ej. natamicina), ácidos orgánicos (ej. ácidos sórbico y benzoico), enzimas (lisozimas) y compuestos volátiles orgánicos (ej. nonanal, ciclohexanol, 2-butanona).

Actualmente, un grupo multidisciplinario de profesionales de INIA La Platina trabaja en la generación de un dispositivo activo con actividad antifúngica, factible de ser incorporado a los actuales sistemas de empaque para frutas de exportación. La principal función del dispositivo es generar una disminución en la incidencia de pudriciones provocadas por hongos (Figura 2).

El gran desafío consistirá en la incorporación de estos agentes activos en una matriz biopolimérica, la cual actuará como soporte que permita que la liberación de los agentes antifúngicos sea de manera controlada, prolongada y a bajas temperaturas en postcosecha.

ENVASES INTELIGENTES

Se han desarrollado en este último tiempo nuevos sistemas de envasado para alimentos, a los que se han denominado envases inteligentes. En palabras sencillas, son envases que mejoran las tres principales funciones: contener, proteger e informar. A su vez, dentro de esta rama de envases, ha surgido una subclase, los sistemas responsivos, los cuales han sido enmarcados como dispositivos inteligentes. Los sistemas responsivos se han definido como: “cualquier envase que genera una respuesta benéfica o informativa como resultado de un cambio específico que ocurra ya sea en el producto envasado, en el espacio de cabeza o en el entorno”.

Una de las grandes diferencias entre los envases responsivos y los envases activos se basa principalmente en que estos últimos actúan por una difusión pasiva o modificación inicial del envase, al contrario de lo que sucede con los sistemas responsivos, los cuales reaccionan a un estímulo determinado, que puede provenir desde el propio alimento envasado (ej. generación de compuestos o la presencia de microrganismos) o del medio exterior (ej. cambios en humedad relativa, pH, presencia de gases en espacio de cabeza, o luz).

Estos sistemas responsivos pueden actuar ya sea en forma benéfica o entregando información de alguna modificación en el producto envasado, o bien ambos mecanismos. Un claro ejemplo de una respuesta informativa puede ser por la incorporación de sensores capaces de detectar un determinado compuesto, generando una señal cuantificable; ésta es transformada en un mensaje que permita informar al usuario, dándole poder de decisión frente al mensaje.

Algunos de estos dispositivos permiten identificar el estado de madurez de una fruta, mediante el cambio de coloración de un sensor (ej. ripeSense™, Nueva Zelanda), siempre cotejado con una nomenclatura que permita traducir fácilmente al consumidor.

Además, una respuesta benéfica en este tipo de sistemas puede ser la liberación de compuestos antimicrobianos, producto de un quiebre de temperatura, el cual permita mantener la inocuidad del producto. De igual forma, puede ser que promueva la calidad del producto gracias a la liberación de agentes naturales como colorantes o saborizantes. Es decir, estas respuestas pueden ser activadas por estímulos químicos/biológicos o cambios externos, ya sea de temperatura o estrés mecánicos.

Dentro de los requisitos para el diseño de este tipo de dispositivos, está la utilización de un sensor o interfaz de detección inserto en el envase, el cual permita el monitoreo de la calidad o seguridad de forma continua y en tiempo real (Figura 3). La incorporación de esta tecnología al diseño de envase debe considerar:

– La prevención de contaminación cruzada, es decir la utilización de sensores que no ocasionen riesgos en el alimento.

– Debe seleccionar el elemento objetivo que se pretende controlar, dependiendo si es un compuesto de origen químico o biológico (ej. presencia microorganismo),

– Debe utilizar un sistema de interpretación que permita que el dispositivo convierta la señal o energía de una forma a otra, ya sea un cambio eléctrico, químico, magnético, óptico o térmico.

AUNAR ESFUERZOS

 En conclusión, en la actualidad el volumen de alimentos que se maneja en los mercados globales ha incrementado y la fuerte competencia en el sector agroalimentario genera que sea cada vez más necesaria la investigación y la innovación en el área. Es por esto que la industria de procesamiento y envasado de alimentos, aunque es muy similar a otras industrias manufactureras, se enfrenta a una serie de desafíos que son únicos porque deben asegurar la salud del consumidor.

Sumado a esto, en la industria de alimentos existen regulaciones estrictas producto de su alto impacto en el medioambiente y en la salud de los consumidores, lo que complejiza las soluciones. Es por eso, que para dar respuestas innovadoras y efectivas es indispensable aunar esfuerzos entre entidades de investigación (como institutos y universidades) y la industria, para tener una visión holística de todos los procesos y operaciones que se deben considerar al momento de generar un desarrollo.

Por: Pablo Ulloa, Evelyn Silva, Bruno Defilippi [email protected], Inia La Platina y Matías Poblete, UA