Inactivación de esporas mediante Co2 a alta presión en alimentos y materiales sensibles

Resumen

En esta tesis se investigó la eficacia del CO2 a alta presión (COAP) en la inactivación de 3 tipos de esporas de bacillus que son biocontaminantes habituales y muy resistentes a tratamientos de esterilización convencionales. El CO2 está disponible y tiene bajo coste. Es un disolvente seguro que se encuentra en alimentos y bebidas de forma natural. A alta presión es esporicida. Primero, se estudió la inactivación de A. acidoterrestris, un bacilo formador de esporas que clarifica los zumos de frutas y les otorga un olor y sabor medicinal o fenólico. El COAP fue capaz de inactivar esporas de A. acidoterrestris en crema de manzana en 4 órdenes de magnitud a 30 °C y 100 bar en 30 min. El efecto letal del COAP fue independiente del efecto térmico: la aplicación de calor seco sin CO2 a la misma temperatura no causó ninguna inactivación. Un flujo elevado de CO2 favoreció el contacto con la crema mejorando la inactivación. El tratamiento no afectó al color de la crema, parámetro muy asociado a la calidad, ni tampoco a las propiedades reológicas; aunque hubo una ligera reducción de vitamina C. En segundo lugar, se estudió la inactivación de las esporas de B. cereus que es el biocontamante más resistente de especias y hierbas. Puede causar vómitos y diarrea. La inactivación de estas esporas suspendidas en agua fue progresiva con la temperatura de aplicación del COAP, pero la inactivación total no se logró hasta alcanzar 80 ºC a 300 bar durante 45 min. El efecto de la presión fue leve, sólo 1 reducción logarítmica en la inactivación entre 100 y 350 bar. Esta mejoría se asoció a la superior disolución del CO2 y a la consecuente reducción del pH. Para lograr 4 reducciones logarítmicas a 70 ºC y 300 bar, fue necesario 45 min de contacto en semicontinuo, mientras que hicieron falta 15 min en contacto continuo. Contrariamente, solo se lograron 2 ciclos de inactivación en operación discontinua en 60 min. Esto indicó la importancia de una operación con un elevado nivel de carbonatación y turbulencia. Fue mucho más difícil inactivar estas esporas cuando contaminaban pimentón, por la posible protección de grasas y nutrientes, y por la baja actividad de agua de este producto. Dada esta dificultad, se exploró el uso de aceite esencial de orégano (AEO) en la inactivación de la microbiota natural de pimentón. El AEO, aplicado solo, fue capaz de inactivar las formas vegetativas pero no las esporas. Por el contrario, aplicado junto con el CO2 a 100 bar y 80 ºC logró la esterilización del pimentón en 30 min. El pimentón tuvo que ser humedecido; sin embargo, la humedad permitida para almacenamiento se limita por ley. Además, la dosis efectiva de AEO superó el nivel de aceptación organoléptico establecido en 200 ppm por panelistas entrenados. Para cumplir con ambos requisitos, el procedimiento se modificó incluyendo una segunda etapa en la que se utilizó COAP solo para eliminar el exceso de AEO y agua. Así, el paso aislado del COAP durante 20 min fue suficiente para que el olor fuese imperceptible. Finalmente, se exploró la efectividad del COAP en la inactivación de esporas de B. thuringiensis (para simular esporas de Ántrax) en caso de contaminación del traje de combatiente. La presencia de agua fue imprescindible para lograr la esterilización. El agua se introdujo de forma continua en pequeñas cantidades arrastrado por el CO2, para no causar un impacto negativo en los materiales que no podían mojarse. El caudal de CO2 tuvo que ser elevado para generar buen contacto con los materiales. La reducción del pH fue clave para conseguir la esterilización a condiciones menos agresivas. Utilizando CO2 con agua acidificada con ácido cítrico a pH 3,9, se logró la esterilización a 150 bar y 60ºC en 15 min. Cuando se rebajó el pH a 3,3, se logró la esterilidad a tan sólo 45ºC. Con ácido peracético o isopropanol, la temperatura se rebajó a 40 ºC. Con estos tratamientos, se consiguió preservar la calidad de los tejidos y dispositivos electrónicos esterilizados.