Aplicación tecnológica de compuestos bioactivos de origen vegetal con actividad antimicrobiana en productos de IV gama

Tesis

Resumen *

Al inicio de la tesis se evaluó la actividad antimicrobiana in vitro de diferentes extractos y compuestos bioactivos frente a microorganismos alterantes y patógenos potencialmente presentes en vegetales mínimamente procesados. Como resultado, los aceites esenciales de tea tree y romero demostraron ser los más efectivos, seguidos por el extracto de propóleo, mientras que el polen no mostró actividad antimicrobiana significativa. Por su parte, los extractos secos como resveratrol y granada demostraron también ser efectivos, mientras que el ácido gálico presentó una menor actividad. Además, se estudió el potencial de los biopreservantes para bloquear el mecanismo de comunicación celular llamado quórum sensing (QS), involucrado en numerosos procesos de virulencia de diferentes patógenos. Así, se evaluó la actividad anti-QS de diferentes biopreservantes utilizando el modelo de Chromobacterium violaceum. Los bioactivos más efectivos fueron los aceites esenciales de tea tree y romero y en menor medida el propóleo, mientras que la granada y el resveratrol también mostraron una importante actividad anti-QS. Por lo tanto, el uso de estos biopreservantes resulta una alternativa interesante para el control de microorganismos causantes de enfermedades, así como también para prevenir o reducir reacciones de deterioro en alimentos, todos mecanismos mediado por QS. Así, a partir de los resultados de los ensayos in vitro se demostró que los antimicrobianos naturales estudiados, a excepción del polen, tienen un gran potencial para ser aplicados como biopreservantes en ensayos in vivo, con el fin de reducir el deterioro y garantizar la inocuidad de hortalizas. En una segunda etapa, los diferentes bioactivos fueron aplicados para la preservación de brócoli mínimamente procesado, evaluando su actividad antimicrobiana sobre la microflora nativa y sobre el patógeno E. coli O157:H7 inoculado en el producto. La aplicación de tea tree, propóleo, granada y resveratrol resultó efectiva para reducir el desarrollo de la microflora nativa de brócoli durante el almacenamiento refrigerado, logrando extender la vida útil del producto desde el punto de vista microbiológico. Por otro lado, el aceite esencial de romero fue el único biopreservante capaz de reducir los recuentos de E. coli inoculado en el producto, mientras que la refrigeración ejerció un efecto bacteriostático impidiendo la proliferación del patógeno. Sin embargo, resulta importante destacar que los aceites esenciales afectaron negativamente las propiedades organolépticas del vegetal comprometiendo su aceptabilidad. En consecuencia, en esta instancia se propuso la búsqueda de otras alternativas para la aplicación tecnológica de los aceites esenciales, como por ejemplo su vehiculización en películas comestibles y su utilización en combinaciones sinérgicas. Así, se evaluó la interacción entre aceites esenciales de orégano y romero, mostrando esta combinación efectos aditivos en su actividad antibacteriana. En los ensayos in vivo se aplicaron estos aceites incorporados en un recubrimiento de pectina sobre el brócoli mínimamente procesado, mejorando su efectividad antimicrobiana en comparación con la aplicación de los aceites en forma individual. Además, se aplicaron los biopreservantes sobre apio, zapallo anco y puerro, observando que su efectividad resultó dependiente del tipo de sustrato, de la concentración aplicada y de la temperatura de almacenamiento; además, se confirmó que un efectivo control de la temperatura de refrigeración es fundamental para limitar el crecimiento de microorganismos deteriorantes. En la mezcla de vegetales para sopa, el biopreservante más efectivo resultó ser el propóleo, combinado con una temperatura óptima de refrigeración. Al mismo tiempo, para este tratamiento se observó una mayor retención de la calidad visual en la mezcla de vegetales, evidenciándose estas mejoras en una extensión de la vida útil sensorial del producto. Además, el uso de propóleo redujo significativamente la actividad peroxidásica en las hortalizas demostrando su capacidad antioxidante. Por su parte, el tratamiento con romero también resultó efectivo sobre la mezcla de vegetales, pero el olor que transfirió al producto luego de su aplicación resultó inaceptable. Luego, se determinó la efectividad de estos antimicrobianos para garantizar la inocuidad de las hortalizas para sopa demostrando que su efectividad para controlar el crecimiento de E. coli (endógeno e inoculado en el producto) resultó variable según el tipo de sustrato, la concentración aplicada y la temperatura de almacenamiento. Además, se confirmó que la temperatura de refrigeración resultó la principal barrera limitando el crecimiento de E. coli. El patógeno inoculado, fue capaz de proliferar en los sustratos vegetales cuando fueron almacenados a temperatura abusiva; sin embargo, bajo una temperatura óptima de refrigeración no se multiplicó sino que sobrevivió. En la mezcla de vegetales para sopa, el biopreservante más efectivo resultó ser el propóleo ya que controló el crecimiento de E. coli endógeno y exógeno. Es importante destacar que el efecto antimicrobiano observado tanto del propóleo como del resto de los biopreservantes fue moderado, habiéndose probado las máximas concentraciones posibles de manera que los tratamientos no impactaran negativamente sobre la calidad organoléptica de las hortalizas. Como alternativa, los biopreservantes podrían combinarse con otras tecnologías, como ultrasonido y choques térmicos, con el objetivo de pronunciar su efectividad antimicrobiana. Así, al combinar propóleo con ultrasonido no se potenciaron sus efectos antimicrobianos aunque sí se pronunció el efecto inhibitorio sobre la actividad de la enzima polifenoloxidasa. Además, la aplicación de propóleo posteriormente al choque térmico no potenció sus efectos antimicrobianos aunque presentó un efecto positivo en la retención de la firmeza del zapallo anco. Por su parte, al evaluar los efectos individuales de los tratamientos, se observó que el uso de ultrasonido produjo una leve inactivación microbiana, aunque no favoreció la calidad sensorial del producto. La aplicación del choque térmico permitió reducir la carga microbiana inicial del producto e inhibir su desarrollo a lo largo del almacenamiento, como también produjo una efectiva inactivación de las enzimas responsables del pardeamiento. Por otro lado, el uso de propóleo logró reducir la actividad enzimática, así como también logró reducir las pérdidas de ácido ascórbico en el producto durante el almacenamiento. Para finalizar, si bien la combinación de propóleo con las barreras físicas produjo un efecto positivo sobre algunos índices de calidad en la mezcla de vegetales, no fue efectiva para potenciar su efectividad antimicrobiana. En consecuencia sería importante continuar indagando sobre la aplicación de otros métodos de preservación tales como películas comestibles, aplicación de ozono o luz UV, combinados con el extracto de propóleo, a fin de obtener mejoras en la calidad microbiológica del producto, como así también una vida útil más prolongada. En pocas palabras se puede concluir que el desarrollo de esta tesis doctoral contribuyó a ampliar los conocimientos en referencia al uso de tecnologías emergentes de preservación para la conservación de hortalizas mínimamente procesadas, como por ejemplo la aplicación de compuestos bioactivos de origen vegetal. Se logró establecer la actividad antimicrobiana in vitro de extractos y compuestos bioactivos de origen vegetal (aceites esenciales de tea tree, romero y orégano, extracto de propóleo, polen, extracto de granada, resveratrol y ácido gálico) así como también su actividad antipatogénica. Además, fue posible determinar la actividad antimicrobiana in vivo de estos compuestos y establecer su efecto sobre la calidad microbiológica, sensorial y nutritiva de hortalizas de IV gama, tales como brócoli y una mezcla para sopas compuesta por apio, zapallo anco y puerro. Por último, se logró estudiar el efecto de la aplicación de la tecnología de obstáculos para la preservación de la mezcla de hortalizas usando extracto de propóleo en combinación con barreras físicas como ultrasonido y choques térmicos, además de la refrigeración. Información suministrada por el agente en SIGEVA