Sistemas de envasado que preservan en el tiempo la composición química y organoléptica de los alimentos

1 SISTEMAS DE ENVASADO QUE PRESERVAN EN EL TIEMPO LA COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ORGANOLÉPTICA DE LOS ALIMENTOS Mª Esperanza Engelmo Durán 2 SISTEMAS DE ENVASADO QUE PRESERVAN EN EL TIEMPO LA COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ORGANOLÉPTICA DE LOS ALIMENTOS TRABAJO FIN DE GRADO REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA PRESENTADA POR Mª ESPERANZA ENGELMO DURÁN PARA OPTAR AL TÍTULO DE GRADO DE FARMACIA POR LA UNIVERSIDAD DE SEVILLA. Departamento de Química Analítica Facultad de Farmacia Universidad de Sevilla Tutor: Ramón Aparicio Ruiz Sevilla, Julio de 2021 3 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN: ....................................................................................................................... 6 1.1 REFERENCIA HISTÓRICA ...................................................................................................... 6 1.2 TIPOS DE ENVASES: COMPOSICIÓN, CARACTERÍSTICAS, VENTAJAS E INCONVENIENTES .. 7 1.2.1 ENVASES DE VIDRIO ..................................................................................................... 7 1.2.2 ENVASES DE ACERO INOXIDABLE ................................................................................. 8 1.2.3 ENVASES DE ALUMINIO ................................................................................................ 9 1.2.4 ENVASES DE HOJALATA .............................................................................................. 10 1.2.5 ENVASES DE MATERIALES CELULÓSICOS ................................................................... 11 1.2.6 ENVASES MULTICAPA ................................................................................................. 12 1.2.7 ENVASES “BAG IN BOX”(BIB) ...................................................................................... 13 1.2.8 ENVASES DE PLÁSTICO ............................................................................................... 13 1.2.9 ENVASES COMESTIBLES .............................................................................................. 16 2. OBJETIVOS ............................................................................................................................... 18 3. METODOLOGÍA ....................................................................................................................... 19 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ..................................................................................................... 20 4.1 ENVASES ACTIVOS ............................................................................................................. 20 4.1.1 ABSORBENTES DE O₂ (OXÍGENO) ............................................................................... 22 4.1.2 ABSORBENTES DE CO₂ (DIÓXIDO DE CARBONO) ........................................................ 23 4.1.3 ABSORBENTES DE C₂H₄ (ETILENO) .............................................................................. 24 4.1.4 ABSORBENTES DE HUMEDAD Y EXUDADOS .............................................................. 26 4.1.5 ABSORBENTES DE OLORES ......................................................................................... 28 4.1.6 EMISORES DE ANTIMICROBIANOS ............................................................................. 28 4.1.7 EMISORES DE ANTIOXIDANTES .................................................................................. 29 4.1.8 EMISORES DE CO₂ (DIÓXIDO DE CARBONO) .............................................................. 29 4.1.9 ENVASES AUTOCALENTABLES Y AUTOENFRIABLES .................................................... 29 4.2 ENVASES INTELIGENTES .................................................................................................... 31 4.2.1 INDICADORES DE TIEMPO Y TEMPERATURA .............................................................. 31 4.2.2 INDICADORES DE ESTANQUEIDAD (DETECTORES DE FUGAS) .................................... 32 4.2.3 INDICADORES DE FRESCURA ...................................................................................... 33 4.2.4 INDICADORES DE CRECIMIENTO MICROBIANO ......................................................... 33 4.2.5 INDICADOR DE TEMPERATURA (TINTA TERMOCRÓMICA) ........................................ 34 4.3 FUTURAS TENDENCIAS ...................................................................................................... 34 5. CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 35 4 6. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 36 5 RESUMEN Mediante la elaboración de ésta revisión bibliográfica, se pretende llevar a cabo un estudio de los diferentes métodos de envases que existen actualmente en el mercado destinados a la alimentación. Estos envases, a su vez, deben ser útiles y poseer la característica esencial del mantenimiento de la composición tanto química como organoléptica de los alimentos. Para ello se ha realizado una selección de artículos científicos, libros relacionados con ésta materia de los métodos de envasado y otros documentos de especial interés en ésta categoría. Los datos obtenidos han sido organizados dependiendo de las características de éstos envases, de su clasificación, dependiendo si son sistemas convencionales o no, de su empleo, de las ventajas e inconvenientes que aportan a los alimentos, etcétera. De esta forma, se ha incluido toda la información en un mismo documento a modo comparativo. Seguidamente, se hace una mención especial en los sistemas más novedosos que podemos encontrar en la actualidad, ya que el objetivo de la revisión es la obtención de información acerca de los envases que tengan la capacidad de mantener en condiciones óptimas los alimentos durante largos períodos de tiempo, y aportando información en todo momento al consumidor. Para ello se describen los envases inteligentes (o “smart packaging”), donde se incluyen tanto los envases activos como los envases inteligentes propiamente dichos. Son métodos de envasado donde se aplican sustancias que mantienen los productos durante mayor tiempo en perfectas condiciones, en el caso de los envases activos, o dispositivos que informen acerca del estado de los alimentos que contienen, como por ejemplo la temperatura a la que se encuentra una bebida, del grado de madurez de la fruta envasada, y la presencia o ausencia de ciertos gases en el interior del envase. Palabras clave: Envase alimentario, envase activo, envase inteligente, absorbentes, emisores. 6 1. INTRODUCCIÓN: 1.1 REFERENCIA HISTÓRICA A lo largo de los años, la humanidad ha ido experimentando multitud de cambios en cuanto a su estilo de vida, dando lugar también, a tener que realizar variaciones en sus formas de alimentación. Inicialmente recogían los alimentos cercanos a su entorno y los consumían en el momento. Una vez avanzan en su forma de vida, haciéndola algo más estable y afín a un determinado lugar, es cuando surge la idea de buscar el método para almacenar sus alimentos durante cierto tiempo. Debido a los pocos recursos de la época, los materiales de los que estos envases se componían eran poco complejos, y teniendo que hacer uso de elementos que la naturaleza les ofrecía (hojas, hierbas, madera…), llegando posteriormente a obtenerse envases moldeables a partir de sustancias de origen natural (Risch, 2009): los elaborados con cerámica, ánforas (cuyo origen se traslada a Oriente Medio) (Figura 1), y envases de vidrio entre otros (Arvanitoyannis, 2012). Figura 1. Ánforas. Fuente: recuperada de Brian y Tadajewski (2016). Sobre el año 79 d.C, los romanos emplean sacos de piel para el transporte de alimentos sólidos y líquidos. Posteriormente, en el año 1200, se emplea como medio de envase para los alimentos la hojalata (Pérez, 2012). Pero fue a raíz de eventos muy importantes como la Revolución Industrial (1760), La Segunda Guerra Mundial (1939-1945) cuando el uso de ciertos materiales se destina al envasado de alimentos, tanto para usos de guerra como para posteriormente emplearlos como sistemas de envasados de alimentos como tal, permitiendo disponer de ciertos productos en cualquier momento, manteniendo adecuadamente así sus características (Risch, 2009). Es importante mencionar que a mitad de estos dos grandes acontecimientos surgen nuevos sistemas de envasado más concretos, como el primer envase destinado a la leche, y años más tarde, nacen los recipientes de vidrio con tapa de aluminio y herméticos para la conservación de alimentos (Pérez, 2012). 7 La historia del envase se ha visto también influenciada, en cuanto a sus diseños, por multitud de corrientes artísticas. Algunos ejemplos son: Art & Craft (movimiento artístico de origen británico, siglo XIX), Modernismo (siglo XIX), Constructivismo (de origen ruso, siglo XX), Bauhaus (traducido como “casa de construcción”, movimiento de origen alemán, siglo XX), Art Decó (siglo XX) (Pérez, 2012). 1.2 TIPOS DE ENVASES: COMPOSICIÓN, CARACTERÍSTICAS, VENTAJAS E INCONVENIENTES 1.2.1 ENVASES DE VIDRIO Elaborado a raíz de la mezcla de varios compuestos inorgánicos naturales. Se llevan a una temperatura superior a sus puntos de fusión y se enfría la mezcla, dando lugar a un compuesto sólido. Se caracteriza por ser duro y quebradizo. El vidrio se compone en su mayoría de dióxido de silicio (SiO₂), comúnmente llamada sílice o arena común. Otros componentes pueden ser: óxido de sodio (Na₂O), óxido de calcio (CaO). La base desde la que parten todos los tipos de vidrio contiene los siguientes porcentajes: óxido de sodio (12%), óxido de calcio (12%), dióxido de silicio (72%) (Sharma, 2020). Dependiendo de los compuestos empleados, podemos encontrar los diferentes colores de vidrio que se muestran en la tabla siguiente (Tabla 1): Tabla 1. Tipos de vidrio dependiendo de los ingredientes empleados. Fuente: recuperada de Povea (2014). En la Figura 2 se muestran varios ejemplos de botellas de vidrio de color: verde, negra y amarilla. 8 Figura 2. Botellas de vidrio. Fuente: recuperada de Thompson y Tech (2010). Las ventajas que ofrece este tipo de envase son (Sharma, 2020):  Permite percibir la cantidad del producto que contiene (transparencia)  Superficie de textura lisa en su mayoría  Variedad de color de envases  Impermeabilidad  Integridad química  Inodoro  Facilidad de elaborar diferentes diseños de envases  Resistente al calor  Útil para microondas  No manipulable  Protección frente a luz UV En cuanto a los inconvenientes, se pueden destacar (Pinto, 2013; Pérez, 2012):  Costoso  Frágil  No es un material flexible  Material pesado  Voluminoso 1.2.2 ENVASES DE ACERO INOXIDABLE Según Cvetkovski (2012), el acero inoxidable está considerado como uno de los materiales de mayor importancia en la alimentación, ya que está presente en toda la cadena en la industria alimenticia. 9 Se trata de una aleación de hierro junto a otros materiales, como por ejemplo cromo. Junto a éste elemento (al menos en un 10,5%) forma una película con el oxígeno, ofreciendo protección frente a la corrosión. El níquel es otro elemento que también aumenta esa protección. Éste material posee ventajas de especial interés en los productos alimenticios, como son:  Impide la corrosión (película protectora)  Soporta variaciones de temperatura  Resistencia mecánica  Apariencia atractiva  Multitud de empleos (reciclable)  No varía las características organolépticas de los alimentos  Fácil desinfección  Impermeabilidad Referente a los posibles inconvenientes, cabe mencionar (Awad et al., 2018; Pérez, 2012):  Formación de biofilms o biopelículas en la superficie, dando lugar a contaminación de alimentos y, en consecuencia, desencadenar enfermedades (contaminación cruzada)  Material pesado  Coste elevado 1.2.3 ENVASES DE ALUMINIO El aluminio es uno de los elementos más abundantes en la tierra, y a su vez, muy utilizado en la industria (para el envasado de variedad de productos) debido a sus características. Por otro lado, también hay estudios relacionados con la transferencia de aluminio en los alimentos envueltos con éste tipo de material en formato papel (variable en función de cada alimento), que podría dar lugar al desarrollo de posibles enfermedades debido a la toxicidad generada a nivel de varios sistemas: nervioso, esquelético y hematopoyético. También se estudia la posibilidad de relación del aluminio con la enfermedad de Alzheimer y el cáncer de mama (Ertl y Goessler, 2018). Este tipo de material puede dar lugar a diferentes estados de los envases (Figura 3), como son: envases de aluminio semirrígidos, envases flexibles pero con poco contenido en aluminio y envases flexibles pero con elevado contenido en aluminio (López et al., 2013). También se 16 deformación de los alimentos al extraer el vacío, y cambios de color en ciertos alimentos que necesitan oxígeno (por ejemplo: carnes frescas).  Envase en atmósferas modificadas o protectoras: se obtiene mediante la realización de la técnica del envasado al vacío y, posteriormente, se añaden gases, o mezclas de ellos, en el interior a modo de conservación de los alimentos envasados. Las ventajas que ofrece éste método son: mantener la integridad de los productos, posibilidad de utilizarlo con alimentos frescos. En cuanto a los inconvenientes: la vida útil de los productos es más corta que en el envasado al vacío, y es necesario la incorporación de gases (Roncalés, 2010). 1.2.9 ENVASES COMESTIBLES Los componentes comestibles utilizados como formas de envase son por ejemplo: polisacáridos (Figura 10), lípidos (ceras, resinas…), proteínas (colágeno, gelatina…). Se encuentran formando parte de los alimentos y se pueden consumir. Se presentan en formato de láminas, revestimientos o películas. En éste tipo de envases es muy importante controlar muy bien el factor de la permeabilidad (a la humedad, oxígeno…). Figura 10. Envase externo comestible elaborado a partir de polisacáridos. Fuente: recuperada de Parente et al. (2016). Las ventajas que ofrece éste grupo de envases pueden ser:  Disminución de la contaminación respecto a otros tipos de envases  Ofrecen seguridad y calidad de los productos que contienen  Mantienen las características organolépticas de los alimentos En cambio, como inconveniente, es importante mencionar:  Algunos alimentos necesitan un segundo envase para asegurar mejor su protección, ya que no ofrecen total seguridad por sí mismos, en ciertos casos, frente a posibles factores externos. En la industria farmacéutica también se emplea éste tipo de envasados, como es el caso de las cápsulas, tanto de gelatina dura como blanda (Janjarasskul y Krochta, 2010). 17 A continuación, en la Tabla 2, se presentan a modo de resumen las ventajas e inconvenientes de los tipos de envases mencionados anteriormente. Tabla 2. Comparativa de ventajas e inconvenientes de los diferentes tipos de envases. TIPOS DE ENVASES VENTAJAS INCONVENIENTES -VIDRIO Transparente, protección UV, impermeable, inodoro, resistencia al calor, útil microondas Frágil, costoso, no flexible, material pesado, voluminoso -ACERO INOXIDABLE Impide corrosión, soporta variación temperaturas, reciclable, mantiene las características organolépticas de los alimentos, impermeable, fácil limpieza Formación biofilms, material pesado, coste elevado -ALUMINIO Ligero, fácil moldeado, impermeable gases y vapores (grosor 15 µm) Poca resistencia, presencia poros (menor grosor) -HOJALATA Ligero, protección interior, aporta larga duración producto, ambiente estéril, posibilidad esterilizar con alimento interior Corrosión (para ello empleo de laca o barniz) -MATERIALES CELULÓSICOS Reciclables, amoldable, ligeros, estables, resistentes, económicos No aptos alimentos líquidos ni gases, absorben humedad -MULTICAPA (Tetrabrik) Protección frente: luz y humedad, económicos, versátiles, mantienen las características organolépticas de alimentos Posible migración compuestos hacia alimentos (si no se emplean sustancias inertes) -“BAG IN BOX” Económicos, cómodos, mantienen características producto, seguros, protección luz Poco atractivos, control exhaustivo del oxígeno (evitar alteraciones del contenido) -PLÁSTICO: Protección, mantienen las características organolépticas de alimentos Difícil reciclaje, problemas medioambientales “OVER-WRAP” Económico, sencillo No impide crecimiento de microorganismos ENVASE AL VACÍO Suprime oxígeno, alarga vida útil alimentos Deformación alimentos, cambio color por falta oxígeno (carnes) ENV. ATMÓSF. MODIFICADA Mantiene integridad alimento, útil con alimentos frescos Vida útil más corta que envases al vacío, incorporación gases -COMESTIBLES Menos contaminantes que otros envases, seguridad , calidad Necesitan un segundo envase que mejore la protección 18 2. OBJETIVOS Este trabajo, basado en una revisión bibliográfica, tiene por objetivo principal conocer y analizar los distintos envases utilizados, para preservar en el tiempo la composición química y organoléptica de los alimentos. Para ello se abordarán los siguientes subobjetivos: 1. Analizar los diferentes métodos más convencionales de envasado de alimentos, describiendo sus características, sus ventajas y posibles inconvenientes. 2. Estudiar detalladamente los sistemas de envasado de alimentos más novedosos, y que a su vez, siguen en estudio en la actualidad para realizar las mejoras pertinentes, como son los sistemas activos e inteligentes. En este punto se realiza un análisis más exhaustivo sobre los envases más empleados en el mercado. 3. Profundizar en el estudio de los tipos de envases activos de uso más frecuente, como son los sistemas absorbentes, los emisores y los reguladores de la temperatura, entre los cuales, respectivamente, se encuentran diferentes subtipos. 4. Distinguir y analizar los diferentes envases inteligentes más demandados actualmente. 5. Destacar las futuras tendencias sobre los sistemas de envasados. 19 3. METODOLOGÍA Para la realización de ésta revisión bibliográfica se ha procedido a efectuar un análisis exhaustivo de artículos, revistas científicas, páginas webs, así como también libros acerca de los sistemas de envasado convencionales y novedosos. En primer lugar, se ha recopilado información de forma general acerca de los sistemas de envasado, y posteriormente, se ha procedido a completar con información más objetiva y detallada. Para llevar a cabo ésta búsqueda de información se ha hecho uso de distintos recursos, empleando las palabras claves, anteriormente mencionadas, así como sus equivalentes en inglés. Las herramientas empleadas son las siguientes: -Base de datos:  Scopus - Buscadores:  Google Académico  PubMed -Bibliotecas virtuales:  Biblioteca online de la Universidad de Sevilla (Catálogo Fama) -Traductor:  Google Traductor -Páginas webs de organismos oficiales:  Ministerio de Sanidad, Servicios Sociales e Igualdad  Ministerio de Consumo: AESAN (Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición)  Ministerio de Industria, Energía y Turismo: EOI (Escuela de Organización Industrial)  Junta de Andalucía: Conserjería de Agricultura, Pesca y Desarrollo (Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera) 20 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN: SISTEMAS DE ENVASADO QUE PRESERVAN EN EL TIEMPO LA COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ORGANOLÉPTICA DE LOS ALIMENTOS Como resultado de la búsqueda de mejoras en la calidad, seguridad, características químicas y organolépticas de los alimentos, sin renunciar a los alimentos frescos y naturales por parte de los consumidores, salieron al mercado los envases inteligentes y activos. Sustituyen a los envases tradicionales, que actúan como una barrera inerte que aísla a los productos envasados del medio ambiente. De esta manera, se aumenta la vida útil de los alimentos envasados (Palou et al., 2010). Los requisitos legislativos que deben cumplir estos envases para su correcta comercialización y empleo, deben verse reflejados en el Reglamento (CE) Nº 450/2009 de la comisión de 29 de mayo de 2009 sobre materiales y objetos activos e inteligentes destinados en contacto con alimentos. Éste reglamento establece que las sustancias empleadas y que realizan la función correspondiente tanto en envases activos como inteligentes: “deben someterse a evaluación para garantizar que son seguras y que cumplen los requisitos establecidos en el Reglamento (CE) Nº 1935/2004” (El Reglamento (CE) Nº 1935/2004 trata “sobre los materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos”). De esta forma, los compuestos empleados deben estar presentes en una lista elaborada con las sustancias autorizadas por las autoridades competentes (Reglamento (CE) Nº 450/2009; Ainia, 2015). Esta normativa también impone como obligatoria la aparición del símbolo de “No ingerir” en el etiquetado de estos envases (González, 2017). 4.1 ENVASES ACTIVOS Se denominan envases activos a los tipos de envases que incluyen compuestos o aditivos que van a prolongar la vida útil, manteniendo e incluso mejorando, la seguridad, las propiedades sensoriales y la calidad de los alimentos que contienen (Sharma, 2020), protegiéndolos frente a: oxidación, crecimiento de microorganismos, humedad, etcétera. (Tabla 3). Estos envases van a interaccionar con los productos que contienen, por ello se definen como sistemas inteligentes, ya que van a cambiar el estado de los alimentos envasados de forma que se mantenga su calidad (Arvanitoyannis, 2012). 21 Tabla 3. Algunos ejemplos de las soluciones que aporta el envasado activo de alimentos. Fuente: recuperada de Pradas y Moreno (2016). Estos compuestos o aditivos, según dónde estén situados, dan lugar a que se diferencien los envases en dos grupos (Robertson, 2012): 1. Los envases donde los compuestos activos están dispuestos en almohadillas, sobres o etiquetas que se van a depositar en el interior del embalaje junto con el producto que contienen. A pesar de ser éste el método más utilizado, varios inconvenientes que presentan son: la imposibilidad de aplicar estos compuestos activos en alimentos líquidos, y en envases que contienen una película, por existir la posibilidad de quedar adherida la almohadilla o sobre en otra zona, y por tanto, aislarse del lugar donde debe ejercer su función. La solución a ésta última desventaja consiste en pegar éstos dispositivos a la pared del envase. 2. Los envases donde los compuestos activos (o aditivos) se incorporan directamente en el propio material del embalaje. No hay presencia de sobres o almohadillas. Según Pradas y Moreno (2016), algunos de los envases activos más empleados, se clasifican en:  Sistemas absorbentes, donde se van a eliminar sustancias no deseadas. Ejemplos: oxígeno, dióxido de carbono, etileno, humedad y exudados, olor.  Sistemas emisores, donde se agregan sustancias como por ejemplo: antimicrobianos, antioxidantes, dióxido de carbono.  Sistemas reguladores de la temperatura: envases autocalentables y autoenfriables. 22 4.1.1 ABSORBENTES DE O₂ (OXÍGENO) A pesar de ser necesario el O₂ para que se lleven a cabo en los alimentos, procesos bioquímicos y metabólicos, presenta algunos inconvenientes cuando se encuentra en altos niveles, como por ejemplo: induce al crecimiento de microorganismos, enrancia las grasas, provoca que las vitaminas se oxiden, etcétera; afectando negativamente a la vida útil de los alimentos (Alonso et al., 2010) y, por tanto, modificando la características organolépticas de estos (Drago et al., 2020). Para evitar o intentar disminuir estos problemas relacionados con el O₂, se emplean los denominados absorbentes de O₂. Se trata de una técnica muy eficaz para el control de éste gas, situado en el espacio de cabeza de los envases. Su utilización, junto a otras tecnologías relacionadas con el envasado, puede dar lugar a niveles muy reducidos de O₂ (imposibles de logar con otros procedimientos, como ocurriría con el envasado al vacío) (Alonso et al., 2010). Dentro de los sobres o bolsitas se encuentra, en este caso, polvo de hierro (el más utilizado) (Figura 11) o ácido ascórbico, y catalizadores. También es importante la presencia de agua (agregada o absorbida de los alimentos). La reacción de oxidación que se produce entre las sales ferrosas y el oxígeno, dando lugar a óxido de hierro es la siguiente (Robertson, 2012; González, 2011): Fe2+ + O₂ + H₂O  Fe(OH)₃  Fe2O3 Figura 11. A) Saquito absorbedor de O₂ (con polvo de hierro), B) Saquito absorbedor de O₂ situado en el interior del envase. Fuente: recuperada de Pradas y Moreno (2016). De ésta manera, se va a disminuir o eliminar la concentración de O₂ (inferior al 0,01%), pasando a ser un óxido estable, en el espacio de cabeza de los envases. Existen diferentes tamaños en el mercado de sobres con absorbentes de O₂. Un gramo de hierro va a reaccionar con 300 mL de O₂ aproximadamente. Para la elección del tamaño de sobre adecuado hay que tener en cuenta los siguientes factores: naturaleza del alimento, actividad de agua (aw) del alimento, O₂ disuelto en el alimento, tiempo de vida útil estimado A B 23 para ese alimento, concentración de O₂ inicial en el espacio de cabeza del envase y permeabilidad del material que constituye el envase. El desarrollo de los sistemas absorbentes de O₂, también en formato de etiquetas adhesivas, ha dado lugar a una mejor aceptación en la industria comercial, debido a la disminución del riesgo de posible ingestión en las formas de sobres o bolsitas (aun siendo un riesgo mínimo ya que en él se indica claramente que no se deben ingerir). Estos sistemas para la absorción de O₂ se emplean en alimentos tales como: carnes y pescados (frescos o cocinados), pizzas, alimentos secos, bollería, alimentos en polvo o deshidratados, etcétera. (Robertson, 2012). Por otro lado, algunas desventajas de éste tipo de sistemas empleados en la absorción de O₂ son: posibilidad de contaminación de los alimentos por rotura del sobre o bolsita accidentalmente (mejorado con los sistemas en formato etiqueta mencionados anteriormente), imposibilidad de calentamiento en microondas, interacción con detector de metales (Drago et al., 2020) y la aportación de sabor metálico a los alimentos (González, 2011). En otros casos, los absorbentes llevan acoplados sistemas enzimáticos, como es por ejemplo la glucosa oxidasa (oxidorreductasa), encargada de eliminar O₂. Como inconveniente, cabe destacar que pueden verse afectada por diferentes variables, tales como: pH, temperatura, contenido en sal, actividad de agua (aw). Por otro lado, es importante destacar la necesidad de adicción de agua para su correcto funcionamiento, puesto que no sería eficaz en alimentos de bajo contenido en agua. Se emplean para eliminar el O₂ en vinos y cervezas (Vermeiren et al., 1999). 4.1.2 ABSORBENTES DE CO₂ (DIÓXIDO DE CARBONO) La eliminación de CO₂ (gas generado durante la respiración de algunos vegetales de forma excesiva) del espacio de cabeza (espacio resultante entre la parte superior del alimento envasado y la parte inferior de la tapa del envase) es importante para mantener la calidad y prolongar la vida útil de los alimentos envasados (Ainia, 2015). Si se acumula el gas, a elevadas concentraciones, puede dar lugar al crecimiento de microorganismos anaerobios (produciendo cambios de olor, color, en los alimentos). Para ello, los sistemas absorbentes de CO₂, dispuestos en bolsitas o saquitos, contienen en su interior agentes químicos como: hidróxido de calcio (Ca(OH)2), hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de potasio (KOH), carbonato sódico (Na2CO3), y agentes físicos como: carbón activo (Pradas y 24 Moreno, 2016) y zeolitas. Como ejemplo, podemos observar la reacción que se produce entre el CO₂ y Ca(OH)2 (el agente más utilizado), la cual, da lugar a carbonato cálcico (CaCO3), por ser una reacción de carbonatación (Robertson, 2012; Arvanitoyanis, 2012): CO₂ + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O Estos sistemas, aunque de menor uso que otros absorbentes, se emplean en el envasado de ciertos alimentos, debido a que la presencia de CO₂ a elevadas concentraciones puede producir la deformación y rotura de los envases. Los alimentos son: café (la producción de CO₂ que se genera en el café torrefacto, por la reacción de Maillard en el proceso de tostado), productos frescos como la carne y pescado, frutos secos (Ainia, 2015; Robertson, 2012; Pradas y Moreno, 2016). Un inconveniente que presenta la utilización de Ca(OH)2 como agente químico absorbente es la eliminación del CO₂ del envase de forma irreversible, pudiendo provocar cambios de ciertas características de los alimentos, como es el caso del sabor. Para ello, es interesante aplicar en casos donde no se quiera ver alterada ninguna característica, un absorbente físico como carbón activo o las zeolitas (Arvanitoyanis, 2012). 4.1.3 ABSORBENTES DE C₂H₄ (ETILENO) El etileno (hidrocarburo insaturado) es un gas que está presente en los vegetales, ya que es liberado por éstos alimentos, y es el encargado de producir diferentes efectos, beneficiosos y negativos. Interviene, positivamente, en el crecimiento, en el desarrollo de órganos subterráneos, la maduración de los frutos; por el contrario, afecta de forma negativa en la aceleración del proceso de maduración, reblandece los tejidos (modificaciones de las texturas), y mediante la clorofila, que se va degradando, se producen desperfectos en las frutas y verduras como: manchas de color marrón o amarillas, cambios de sabor, que hacen que la calidad de los alimentos se vea deteriorada. También es importante tener en cuenta la capacidad del etileno de inhibir compuestos destinados a evitar el crecimiento de hongos (antimicóticos) (Drago et al., 2020; Alonso et al., 2010; Robertson, 2012; Rivera, 2020). Algunos ejemplos de sustancias con capacidad para absorber etileno son: permanganato potásico (KMnO4), paladio, ozono, carbón activo o arcillas como la zeolita. Las dos últimas empleando la técnica de adsorción, diferente a la empleada por el KMnO4, que es mediante absorción. 25 El método más común y económico es el empleado con el KMnO4. Éste agente, mediante una reacción de oxidación, elimina el etileno presente en el envase. La reacción que produce es la siguiente (Alonso et al., 2010; Rivera, 2020): 3C2H4 + 12KMnO4  12MnO2 + 12KOH + 6CO2 El efecto del etileno se observa, principalmente, en frutas y verduras. Dependiendo de la producción de etileno, éstos alimentos se pueden clasificar como climatéricos (por ejemplo: manzana, aguacate, chirimoya, kiwi…) o no climatéricos (por ejemplo: fresas, coliflor, alcachofa, sandía…); donde las climatéricas producen mayor cantidad de etileno que las denominadas no climatéricas. Algunos ejemplos de las modificaciones que provoca la presencia etileno respecto a la presencia de absorbentes de éste compuesto sobre los alimentos son: variaciones de la textura o firmeza (Figura 12), modificaciones en la cantidad de vitamina C, cambios de color (en la lechuga aparecen manchas color marrón (Figura 13)), modificaciones del pH. Figura 12. Comparación de la firmeza en Kiwis conservados con absorbentes de etileno y sin absorbentes. Fuente: recuperada de Rivera (2020). Figura 13. A) Lechuga envasada con absorbente de etileno 17 días, B) Lechuga sin absorbente después de 17 días. Fuente: recuperada de Rivera (2020). Los absorbentes de etileno se pueden encontrar en el interior de los envases dentro de saquitos (dispuestos sobre un soporte que presente poros, como gel de sílice) o incorporados sobre el material del que está compuesto el envase (sobre una matriz polimérica). Nunca A B 32 Figura 21. Indicador de tiempo-temperatura Fresh-Check®: la figura coloreada por completo indica que no debe consumirse el alimento envasado. Fuente: recuperada de Cortés (2017). Figura 22. Indicador de tiempo-temperatura (adhesivo color rojo sobre la tapa del envase). Fuente: recuperada de Gutiérrez (2011). 4.2.2 INDICADORES DE ESTANQUEIDAD (DETECTORES DE FUGAS) Dentro de este grupo, los más utilizados van a ser los indicadores de O2 y CO2, empleados para indicar el correcto envasado de los alimentos y la eficiencia de los absorbentes de O2. A la vez que indican si hay o no fugas en el envase, también van a controlar el estado en el que se encuentran los productos. Para realizar éste control, en el indicador (en formato etiqueta) se produce un viraje de color (Figura 23), consecuencia de una reacción enzimática o química. Es necesario para ello el empleo de un colorante tipo redox como es por ejemplo el azul de metileno (Galiana, 2016). Figura 23. Indicador de fugas: el color azul indica la presencia de O2 en el envase, el color rosa indica que el envase está libre de O2. Fuente: recuperada de Cortés (2017). 33 4.2.3 INDICADORES DE FRESCURA Se trata de un soporte en formato etiqueta que controla la calidad, frescura y grado de deterioro de los productos envasados. Se basan en los cambios que se van a dar en los alimentos como consecuencia de su metabolismo (compuestos volátiles procedentes del envejecimiento de los alimentos, como por ejemplo: aminas en el pescado, amoníaco, ácido sulfhídrico…) o debido al crecimiento de microorganismos (González, 2017). Un ejemplo de indicador comercializado es RipeSense® (Figura 24), destinado al control de la fruta climatérica. Este sensor va a provocar cambios de color en la etiqueta, desde rojo, naranja, hasta amarillo (el grado donde se encontrará la fruta más madura o jugosa). El viraje de color se produce como respuesta a los compuestos que va a proporcionar la fruta durante su maduración, por lo que también se denominan indicadores de madurez. De esta forma se puede elegir a la hora de adquirir el producto el grado de madurez y el color (Rodríguez et al., 2014). Figura 24. Indicador de frescura de frutas RipeSense®. Fuente: recuperada de Galiana (2016). 4.2.4 INDICADORES DE CRECIMIENTO MICROBIANO Este tipo de indicadores, van a establecer un control sobre el crecimiento de microorganismos que alteren los alimentos o microorganismos patógenos. Se trata de una etiqueta, que se activará al producirse un aumento por ejemplo en: cantidad de microorganismos presentes en el envase, compuestos volátiles procedentes del metabolismo de los alimentos, variaciones en el pH; ya que de esta forma el envase nos estaría indicando que la calidad y seguridad del alimento no es la idónea para su consumo (Galiana, 2016). 34 4.2.5 INDICADOR DE TEMPERATURA (TINTA TERMOCRÓMICA) Se trata de un envase o una etiqueta (Figura 25) con un tipo de tinta, denominada termocrómica, que va a virar de color cuando el envase se ve expuesto a diferentes temperaturas. Esta variación de color puede ser de dos tipos: irreversible (indica de forma continua el cambio de color debido al cambio de temperatura) o reversible (puede volver a variar de color cuando la temperatura varía) (Cortés, 2017). Figura 25. Indicador de temperatura (tinta termocrómica), donde la etiqueta cambia de color blanco a azul cuando la bebida alcanza la temperatura óptima de consumo. Fuente: recuperada de Cortés (2017). 4.3 FUTURAS TENDENCIAS El descubrimiento y aplicación de éstos nuevos sistemas de envasado ha llevado a la industria a incorporar nuevos avances, como es el empleo de nanomateriales (arcillas, celulosa, almidón…) para la fabricación de nuevos envases que aporten aún mejor protección y conservación de los productos. Estos nanomateriales no aportan sustancias químicas adicionales para la conservación de la calidad y extender durante más tiempo la vida útil de los alimentos. Otra ventaja que aportan estos avances en los envases, y de mucha importancia, hace referencia a la biodegradabilidad de los materiales y, por tanto, por su contribución por la seguridad y respeto medioambiental, ya que van a ser materiales ecológicos o también denominados “nanocompuestos verdes”. Como inconveniente, hay que destacar su elevado coste comparado con otros materiales sintéticos o tradicionales (Camacho et al., 2011). 35 5. CONCLUSIONES Una vez realizada y analizada ésta revisión bibliográfica, se obtienen las siguientes conclusiones: Primera.- La creación de envases activos e inteligentes ha surgido como consecuencia del desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías, atendiendo a las necesidades tanto a nivel de industria alimentaria como de los propios consumidores. Ambos colectivos van a tener como objetivo vender o adquirir, respectivamente, alimentos seguros y que se mantengan en buen estado. Segunda.- Estos envases, tienen como finalidad aportar información y mantener a los alimentos en plenas condiciones, conservando sus características químicas y organolépticas, siempre partiendo de productos que se encuentren inicialmente en estado óptimo. Tercera.- Por otro lado, los envases activos e inteligentes, no se han desarrollado con el objetivo de prolongar la vida útil de productos que de por sí, antes de su envasado, no se encontraban en perfecto estado. No van a mejorar la calidad de los alimentos una vez que ya estén alterados. Cuarta.- Las futuras tendencias dedicadas al empleo de nanomateriales, aportan muchas ventajas sobre los envases anteriores, de entre ellas destacar: la mejora medioambiental, al ser materiales biodegradables; no aportan componentes químicos en el interior de los envases, ni sobre los materiales empleados para la fabricación del mismo. Quinta.- El desarrollo de los envases más novedosos: activos, inteligentes y los que emplean la nanotecnología, respecto a los tradicionales, aportan muchas ventajas a la industria y comercio, pero en cambio, a pesar de los estudios y avances realizados, el empleo de estos sistemas no está totalmente integrado en la actualidad debido a los elevados costes de algunos de los elementos que los conforman. 36 6. BIBLIOGRAFÍA Ahvenainen R. Novel Food Packaging Techniques [Internet]. Cambridge: Woodhead Publishing; 2003 [Consultado 3 Mayo 2021]. 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