» El contador debe conocer los datos de estabilidad para establecer y justificar los gastos en modificaciones potenciales de las técnicas de procesamiento, el costo de las premezclas de nutrientes, etc.
» El nutricionista debe conocer los datos de estabilidad para evaluar las opciones y, en última instancia, el suministro de nutrientes para los consumidores.La estabilidad de los nutrientes se ve afectada por factores físicos y químicos. En la figura 1 se puede ver una amplia gama de factores físicos y químicos que influyen en la estabilidad de los nutrientes. Aunque muchos factores pueden causar una degradación grave de los nutrientes,se pueden desarrollar medidas para minimizar las pérdidas mediante la aplicación de la tecnología adecuada,que incluye la aplicación de una capa protectora para un nutriente individual;la adición de antioxidantes; el control de la temperatura, la humedad y el pH; y la protección del aire, la luz y los metales incompatibles durante el procesamiento y almacenamiento. En este trabajo, se discutirán varios medios para reducir la magnitud de la degradación, especialmente con respecto a la vitamina A, el yodo y el hierro.
Vitamina A
La vitamina A es un micronutriente crítico, esencial para la visión nocturna y para el mantenimiento de la integridad de la piel y la mucosa. Un signo temprano de deficiencia de vitamina es la ceguera nocturna. La deficiencia severa de vitamina A puede resultar en ceguera permanente. La deficiencia de vitamina A sigue siendo un importante problema nutricional en Indonesia, así como en muchas otras partes del mundo. Los principales programas de intervención contra la deficiencia de vitamina A administrados por el Gobierno indonesio son la educación nutricional, la distribución de cápsulas de vitamina A y el enriquecimiento de alimentos seleccionados de consumo generalizado.
La fortificación de alimentos con vitamina A ha demostrado ser una estrategia muy prometedora. Un proyecto piloto sobre el enriquecimiento con vitamina A del monoglutamato de sodio (GMS) en tres provincias ha permitido reducir la prevalencia de la deficiencia de vitamina A. El desarrollo futuro depende de la superación de los cambios de color causados por el enriquecimiento del glutamato monosódico con vitamina A. Otros alimentos, como el aceite de palma y los fideos, también se han considerado portadores de vitamina A.
La vitamina A se presenta en muchas formas, como el retinol (alcohol), la retina(aldehído), el acetato de retinilo o el palmitato de retinilo (ésteres) y los acarotenoides provitamínicos (b-caroteno, a-caroteno, etc.). La vitamina A es relativamente inalterable en condiciones normales de almacenamiento, especialmente en entornos hostiles.La inestabilidad se debe principalmente a su estructura química, que contiene muchos enlaces dobles susceptibles a la degradación (fig. 2).
Para minimizar la degradación de la vitamina A, se han introducido varios enfoques. Dado que la vitamina A es sensible al oxígeno atmosférico (la forma alcohólica de la vitamina A es menos estable que los ésteres), normalmente está disponible comercialmente como preparación protegida por un recubrimiento que incluye antioxidantes. Según Murphy,solo ha habido un proveedor importante de vitamina A (como palmitato de retinilo o acetato) para la fortificación de alimentos, Hoffman-La Roche de Suiza. En el cuadro 1 se enumeran las principales formulaciones que han estado disponibles.
Los antioxidantes que tal vez se agregan a las premezclas de vitamina A son el hidroxianisol butilado (BHA), el hidroxitolueno butilado (BHT) y los a-tocoferoles(vitamina E). El uso de vitamina E como antioxidante está ganando popularidad. Los tracemetales (especialmente hierro y cobre) y la luz ultravioleta aceleran la degradación de la vitamina A. La estabilidad de la vitamina A también se ve afectada por la acidez. Por debajo de un pH de 5,0, la vitamina A es muy inestable.
Hierro y yodo
La deficiencia de hierro es el problema nutricional más extendido en el mundo. En Indonesia, la prevalencia de la anemia entre las mujeres embarazadas, los niños menores de cinco años y las trabajadoras es del 64%, el 55% y el 30%, respectivamente.La deficiencia de hierro tiene efectos adversos en la resistencia a la infección, la morbilidad y la mortalidad por enfermedades infecciosas, los procesos de aprendizaje, el comportamiento, la condición física y la productividad.
Un factor importante que debe evaluarse cuidadosamente en la preparación de premezclas minerales (como ingredientes para la fortificación de alimentos) es el tipo de sal que debe fortificarse. El hierro se suministra generalmente en forma de fosfato férrico, pirofosfato férrico, pirofosfato férrico de sodio, gluconato ferroso,lactato ferroso, sulfato ferroso o hierro reducido (tabla 2), mientras que el yodo se suministra normalmente en forma de yoduro o yodato de potasio.
FIG. 1. Factores que influyen en la estabilidad de los nutrientes
FIG. 2. Estructura química del alcohol vitamínico y del b-caroteno
TABLA 1. Preparaciones comerciales de vitamina A disponibles en Hoffman-La Roche
|
Tipo |
Ingredientes |
Aplicación de alimentos |
|
Palmitato de retinilo, acacia, azúcar, almidón alimentario modificado, BHT,BHA, benzoato sódico, a-tocoferol |
Leche seca descremada, alimentos deshidratados, cereales secos, polvo de bebidas para reconstituir antes de su uso |
|
|
250 S |
Palmitato de retinilo, gelatina, modificado con sorbitol food starch, sodiumcitrate, corn syrup, ascorbic acid, coconut oil, BHT, a-tocopherol, silicondioxide, BHA |
Dry mix and fluid milk products |
|
Retinyl palmitate, acacia, lactose, coconut oil, BHT, sodiumbenzoate, sorbic acid, silicon dioxide, BHA |
Foods and baked products, dehydrated potato flakes, drymilk |
|
|
500 |
Retinyl palmitate, gelatin, invert sugar, tricalcium phosphate,BHT, BHA, sodium benzoate, sorbic acid, sodium bisulphite |
Dry mix and fluid milk products |
|
Sucrose – retinyl palmitate emulsion in water |
||
|
Oil |
Retinyl palmitate, BHA, BHT |
None |
TABLE 2. Selecciona fuentes de hierro se utilizan actualmente en foodfortification
|
Compuesto |
Otro nombre común |
Fórmula |
el contenido de Hierro (g/kg) |
RBVa |
|
ortofosfato Férrico |
FePO4×xH2Ob |
3-46 |
||
|
pirofosfato Férrico |
Hierro pyrophosphate |
Fe4(P2O7)3×9H2O |
45 |
|
|
Ferric sodium pyrophosphate |
Sodium iron pyrophosphate |
FeNaP2O3×2H2O |
14 |
|
|
Ferric ammonium citrate |
FexNH3(C6H8O7)x |
107 |
||
|
Ferrous fumarate |
Fe(C4H2O4) |
330 |
95 |
|
|
Ferrous gluconate |
Fe(C6H12O7)Xc |
120 |
97 |
|
|
Ferrous lactate |
Fe(C3H5O3)2×3H2O |
– |
||
|
Ferrous sulphate |
FeSO4×7H2O |
320 |
100C |
|
|
Iron |
Elemental iron, ferrum reductum, metallic iron |
1,000 |
||
|
Reduced iron, H2 or CO process |
Fe |
960 |
34 |
|
|
Reduced iron, electrolytic |
Fe |
970 |
50 |
|
|
hierro Reducido, carbonilo |
Fe |
980 |
67 |
Fuente: ref. 4.
a. RBV denota valor biológico relativo. Los deficientrats de hierro se curan de la deficiencia de hierro alimentándolos con una muestra de hierro de prueba o con una dosis de referencia de sulfato ferroso. La curación se mide por la repleción de hemoglobina o de volumen de células empaquetadas en la sangre de las ratas, y se informa de la biodisponibilidad de las muestras frente a un valor de 100 para el sulfato ferroso. Por lo tanto, cualquier muestra de hierro que esté menos disponible que el sulfato ferroso tendrá un RBV de menos de 100.
b. El ortofosfato férrico contiene de una a cuatro moléculas de hidratación.
c. Las estructuras precisas de las sales de hierro son inciertas.
Los siguientes factores químicos y físicos deben verificarse minuciosamente en la formulación para la fortificación de alimentos, especialmente para el hierro:
» Solubilidad: las sales ferrosas son más solubles que las sales férricas.
» Estado oxidativo: las sales ferrosas se pueden utilizar de manera más eficiente que las sales férricas; sin embargo, las sales ferrosas también son sistemas alimentarios más reactivos.
» Capacidad de formar complejos: el hierro férrico generalmente tiene una mayor tendencia a formar complejos que el hierro ferroso; la formación de complejos reducirá en gran medida la biodisponibilidad del hierro.
En la preparación de hierro como ingrediente para la fortificación de alimentos, debe explorarse la posibilidad de que el hierro reaccione o se asocie con otros nutrientes. La presencia de iones metálicos (como el hierro) puede tener un efecto perjudicial en la calidad si no se toman las medidas adecuadas. Se ha demostrado que el hierro acelera la degradación de las vitaminas (especialmente las vitaminas A y C y la tiamina), cataliza la rancidez oxidativa de los aceites y grasas y produce cambios indeseables (color, sabor, etc.).)
Efecto del procesamiento en la estabilidad de los nutrientes añadidos
La estabilidad de los nutrientes se ve afectada por muchos factores químicos y físicos (fig. 1). En consecuencia, los parámetros de procesamiento deben seleccionarse y controlarse durante el procesamiento de alimentos fortificados para minimizar la pérdida de nutrientes.
En comparación con las vitaminas, los minerales (hierro y yodo) son muy estables en condiciones de procesamiento extremas. Mecanismo principal de pérdida de mineralsis por lixiviación de materiales solubles en agua . La vitamina A, por otro lado, es muy lábil en el entorno de procesamiento. La figura 3 ilustra las posibilidades de degradación de la vitamina A (especialmente en su provitaminformob-caroteno). La vitamina A es sensible al oxígeno y a la temperatura.Borenstain y Ottaway han reportado que la vitamina A (y también el caroteno) agregado a los alimentos es sensible al daño oxidativo. En la forma de retinol, la vitamina A es más lábil que su forma éster; por esta razón, los ésteres de vitamina se utilizan generalmente para la fortificación de alimentos, como se ilustra en la lista intable 1.
La tabla 3 muestra la estabilidad de la vitamina A en el jugo de naranja pasteurizado con suplementos multivitamínicos. La vitamina A se degradó ligeramente durante los primeros dos meses de almacenamiento. La actividad de la vitamina A fue mucho más estable cuando se añadió vitamina como b-caroteno.
La estabilidad de la vitamina A también se ve fuertemente afectada por el pH. A apH de menos de 5, la vitamina A es susceptible a la oxidación. A un pH bajo, la vitamina pasa a isomerizarse de la configuración trans a la cis, que tiene una actividad vitamínica más baja. El problema del pH bajo se encuentra especialmente durante el procesamiento de jugos. Los jugos de frutas suelen tener un pH bajo (aproximadamente 3,0). Para compensar un pH bajo, la carbonatación, que expulsa oxígeno, puede utilizarse para estabilizar la vitamina A.
TABLA 3. Degradación de la vitamina A durante el procesamiento y almacenamiento de zumo de naranja pasteurizado con suplementos multivitamínicos
FIG. 3. Vía de degradación delb-caroteno
Efecto del tratamiento a alta temperatura sobre la estabilidad de nutrientes (vitaminas)
Dado que en la fabricación de alimentos fortificados pueden utilizarse altas temperaturas, deben tomarse medidas para minimizar las pérdidas por degradación térmica. El secado es un método de procesamiento que utiliza altas temperaturas y tiene muchas aplicaciones en la fabricación de alimentos fortificados. El secado se realiza generalmente utilizando varias combinaciones de tiempo y temperatura, como de 9 a 12 horas a 50 ° C, de 2 a 3 horas a 95 ° C o de 2 a 5 segundos a 140°C C.To minimice las pérdidas de nutrientes, es deseable el uso de combinaciones más bajas de tiempo y temperatura, lo que se puede lograr aumentando la superficie o reduciendo la presión durante el proceso de secado.
El secado en horno es el método más común. Los productos de pasta, por ejemplo, pueden secarse en un horno de 9 a 12 horas a 50°C o de 2 a 3 horas a 95°C. O’Brien y Roberton informaron que el b-caroteno era más estable que la forma éster de la vitamina A durante el secado al horno. Durante el procesamiento de los macarrones, el secado al horno durante 9 a 12 horas a 50°C resultó en una pérdida del 14% de vitamina A. Sin embargo, el mismo tratamiento causó la pérdida de aproximadamente el 5% de b-caroteno. Además, el secado de 3 a 5 horas a 95°C causó la destrucción del 23% de vitamina A, pero solo del 8% de b-caroteno.
El secado en tambor se usa a menudo para fabricar alimentos fortificados en forma de polvo. La ventaja del secado en tambor sobre el secado en horno convencional es que se pueden usar temperaturas más altas con un tiempo de procesamiento de solo 2 a 30 segundos. La combinación de alta temperatura y corto tiempo (HTST) maximiza la retención de nutrientes.
Además, el secador de tambor se usa generalmente para comidas líquidas. Por lo tanto, el material puede alcanzar una temperatura muy alta al formar una película sobre la superficie del tambor. La formación de esta película durante el secado puede ofrecer alguna protección a los nutrientes del daño oxidativo, especialmente en comparación con procesos HTST similares, como el proceso de extrusión. La tabla 4 muestra que la retención de nutrientes es mucho mejor durante el secado de tambor/ rodillo que el procesamiento por extrusión debido a la formación de película .
El secado por pulverización es otra técnica que se puede utilizar para fabricar alimentos fortificados. Además de las combinaciones tiempo-temperatura, se deben aplicar otras medidas para prevenir o minimizar el contacto de productos alimenticios pulverizados con oxígeno. Durante el secado por pulverización, se introduce una fina pulverización de alimentos en la cámara de secado, donde se encuentra con una corriente de aire caliente, que produce un secado rápido. El proceso de pulverización aumenta en gran medida el contacto del alimento con el oxígeno, acelerando así el daño oxidativo.
Se han introducido varias formas de minimizar el daño oxidativo,incluida la adición de antioxidantes y la aplicación de materiales de recubrimiento y capsulación. El material de revestimiento se puede aplicar utilizando sacarosa en una formulación de materia prima. Johnson et al. demostró que se necesitaba un recubrimiento que contuviera al menos un 10% de sacarosa para ofrecer una buena protección contra los ataques oxidativos durante el secado por pulverización. También señalaron que, si es posible, es deseable añadir entre un 15% y un 20% de sacarosa a la formulación de la materia prima, ya que ofrece una mayor protección contra la oxidación.
CUADRO 4. Pérdidas de vitaminas: extrusión vs. secado con rodillo
Fuente: ref. 8.
Para minimizar el deterioro causado por la oxidación durante el secado,se pueden agregar nutrientes después del secado. Esto se ha hecho en la fortificación de la leche, en la que se utilizaron premezclas secas que contenían el nutriente al nivel deseado.Este proceso (fig. 4) es relativamente simple y eficiente, pero requiere equipo de extramezcla.
Otra operación de procesamiento de alimentos que utiliza altas temperaturas es el proceso de extrusión. La extrusión es muy popular para la fabricación de bocadillos y cereales para el desayuno listos para comer. La extrusión tiene varias ventajas sobre otros métodos, ya que es un proceso muy versátil que incluye varias operaciones de una sola vez: mezcla, cocción y formación. Varios parámetros son importantes para determinar la calidad del producto final, incluida la temperatura (100°a 140°C o superior), el contenido de humedad, el sistema de recubrimiento y el oxígeno, así como otros parámetros característicos del proceso de extrusión, como la presión, la velocidad de producción,la velocidad (rpm) del tornillo y el diámetro de la matriz . Si es posible, la fortificación debe hacerse durante el proceso final para maximizar la retención de nutrientes. En esta etapa, la fortificación se puede llevar a cabo por encima de la aplicación de sabor.
FIG. 4. La fortificación de la leche seca por pulverización con vitaminas
La estabilidad de los nutrientes y el etiquetado adecuado
El aumento de la conciencia del consumidor sobre la alimentación saludable ha obligado a los productores de alimentos a divulgar información sobre la composición de sus productos en la etiqueta. Con los alimentos fortificados, la cantidad del nutriente agregado declarado en la etiqueta es muy importante.
Para cumplir con las afirmaciones de la etiqueta dentro de una vida útil realista, los fabricantes deben estudiar a fondo el comportamiento y la cinética de la degradación de nutrientes. Para hacer afirmaciones correctas sobre el contenido de nutrientes de un producto en su etiqueta, la cantidad del nutriente agregado en realidad debe ser mayor que la cantidad indicada o declarada en la etiqueta. La diferencia entre el nivel formulado y el nivel declarado se conoce como exceso. Exceso = (cantidad de nutriente presente en el producto-cantidad declarada en la etiqueta)/cantidad declarada en la etiqueta × 100.
El exceso variará de acuerdo con la estabilidad inherente de los nutrientes, las condiciones en las que se prepara y envasa el alimento y la vida útil anticipada del producto. Por lo tanto, los nutrientes más lábiles o inestables, como la vitamina A, generalmente requieren un alto consumo excesivo. La tabla 5 muestra ejemplos de exceso de vitamina A utilizado en tres productos diferentes. Un exceso de 25% significa que si la cantidad declarada de vitamina A es, por ejemplo, de 20 mg de pergrama de producto, entonces el nivel de entrada o la cantidad de nutriente en la formulación debe ser de 25 mg por gramo de producto.
La vida útil y la cantidad declarada de un nutriente en la etiqueta(en función de la cantidad de nutriente restante al final de la vida útil de un producto) pueden determinarse mediante varios métodos, uno de los cuales es el método de Arrhenius descrito por Labuza y Riboh .
La cinética de la degradación de nutrientes puede modelarse como cinética de orden cero o de primer orden . Utilizando un modelo cinético simple, podemos predecir la vida útil y los excedentes de un nutriente en particular. La tabla 6 compara las pérdidas de nutrientes previstas por el modelo de Arrhenius con las cantidades perdidas reales.
Otro aspecto del etiquetado de los alimentos enriquecidos es la declaración de nutrientes. En el Reino Unido, por ejemplo, si se afirma en la etiqueta que un alimento es una fuente «rica» o «excelente» de una determinada vitamina o mineral, la porción diaria de alimento (descrita como «la cantidad de alimento que se puede esperar razonablemente que se consuma en un día») debe contener al menos la mitad de la cantidad dietética recomendada (IDR) para ese nutriente . Para los requisitos de otros países, se deberían consultar leyes y reglamentos alimentarios específicos.
CUADRO 5. La vitamina a los excesos en tres productos
|
Producto |
vida de Anaquel (mo) |
la Sobreedad (%) |
|
a base de Leche, bebida fortificada en polvo |
12 |
25 |
|
Fortificado reemplazo de comida de bar |
12 |
45 |
|
Multivitamínico tablet |
30 |
60 |
Conclusión
La fortificación de alimentos es un programa de intervención nutricional con una población objetivo definida específicamente, y su eficacia se mide por si la población acepta, compra y consume los alimentos fortificados o no. El éxito de un programa de enriquecimiento de alimentos se mide por si se ha mejorado o no el estado nutricional y de salud de la población destinataria. Por lo tanto, en el desarrollo de un programa de enriquecimiento de alimentos deben evaluarse cuidadosamente varios aspectos importantes, como la determinación de la estabilidad nutricional en condiciones normales de almacenamiento y uso. Desde el punto de vista técnico, la estabilidad nutricional durante la formulación, preparación y procesamiento es crucial para la producción efectiva de alimentos fortificados.
Muchos factores pueden causar una degradación grave de los nutrientes. En consecuencia, es necesario implementar la tecnología adecuada para minimizar las pérdidas. Algunas estrategias para estabilizar el contenido de nutrientes incluyen la aplicación de un revestimiento protector para el nutriente individual;la adición de antioxidantes; el control de la temperatura, la humedad y el pH; y la protección contra el aire, la luz y los metales incompatibles durante el procesamiento y el almacenamiento.
La estabilidad de los nutrientes y las condiciones en las que se preparan, fabrican y envasan los alimentos fortificados afectarán a la vida útil del producto y, de forma concomitante, al exceso de nutrientes. El grado de degradación de los nutrientes en los alimentos y la duración de la vida útil regirán el nivel de sobreexplotación. El grado de degradación de los nutrientes se puede determinar mediante varios métodos, uno de los cuales es el relativamente simple método de Arrhenius, que se puede utilizar para predecir la vida útil y el exceso de un nutriente en particular.
CUADRO 6. Las pérdidas de vitaminas (%) después de seis meses de almacenamiento at20°C y 75% de humedad relativa
|
la Vitamina |
predecir a partir de Arrhenius’ modelo |
Analizados después del almacenamiento |
|
24.0 |
23.0 |
|
|
la Vitamina a la preparación |
15.0 |
10.0 |
|
el ácido Fólico |
8.1 |
7.4 |
|
la Vitamina B12 |
9.2 |
7.7 |
Fuente: ref.11.
3. Murphy PA. Tecnología de fortificación de alimentos con vitamina A en países en desarrollo. Food Technol 1996; 50 (9): 69-74.
4. Richardson DP. Fortificación con hierro en alimentos y bebidas. Chem Ind1983; 13: 498-501.
5. Archer MC, Tannenbaum SR. Vitaminas. In: Tannenbaum SR, ed.Aspectos nutricionales y de seguridad del procesamiento de alimentos. Nueva York: Marcel Dekker, 1979.
6. Borenstain B. Tecnología de fortificación. In: Tannenbaum SR, ed. Aspectos nutricionales y de seguridad del procesamiento de alimentos. Nueva York: Marcel Dekker, 1979: 217-31.
9. Johnson LE, Gordon HT, Borenstain B. Tecnología de fortificación de desayuno. Cereal World 1988; 33: 278-330.
10. Schlude M. La estabilidad de las vitaminas en la cocción por extrusión. In: O’Connor C, ed. Tecnología de extrusión para la industria alimentaria. Londres: Elsevierappliced Science, 1987.
11. Labuza TP, Riboh D. Theory and application of Arrhenius’kinetics to the prediction of nutrient losses in food. Tecnología Alimentaria1982; 36 (2):66-74.
12. Labuza TP. Datación abierta de la vida útil de los alimentos. Westport, Conn, USA: Food and Nutrition Press,1982.