INSTITUTOS TECNOLÓGICOS DE LA RED IMPIVA … · NOMBRE: ainia Nº EXPEDIENTE: IMIDIC/2010/207 . ... probióticas del grupo Lactobacillus acidophilus, obteniendo una resistencia al

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

1

INSTITUTOS TECNOLÓGICOS DE LA RED IMPIVA

PROGRAMA DE I+D PARA INSTITUTOS TECNOLOGICOS

ACTUACIÓN 1: PROYECTOS DE I+D PROPIA

MEMORIA DE ACTUACIÓN JUSTIFICATIVA

TÍTULO DEL PROYECTO: Desarrollo de las metodologías para la elaboración de productos cárnicos probióticos. SOLICITANTE:

NIF: G-46421988

NOMBRE: ainia

Nº EXPEDIENTE:

IMIDIC/2010/207

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

2

Objetivo. Incluirá la justificación de la necesidad, nivel tecnológico y grado de innovación.

Además,una especial mención a la justificación del carácter no económico de las actividades

realizadas.

El consumo excesivo de grasas se ha relacionado con el aumento del riesgo de obesidad,

enfermedades coronarias y ciertos tipos de cáncer. Diversas organizaciones (OMS, 2003;

USDA, 2000) están promoviendo llevar una dieta baja en grasas saturadas y colesterol,

como método de prevención de enfermedades cardiovasculares, lo que constituye una de las

principales causas de mortalidad en todo el mundo.

El sector cárnico tradicionalmente ha tenido una imagen de productos poco saludables,

derivada principalmente del contenido y perfil graso, por lo que tanto la industria cárnica

como el sector científico, están emprendiendo un esfuerzo por mejorar las características

nutricionales de los mismos y, como consecuencia, mejorar su imagen y adaptarse a las

necesidades del mercado.

Las características nutricionales de los productos cárnicos, pueden ser mejoradas mediante

la eliminación de componentes considerados perjudiciales para la salud o mediante

sustitución o adición de otros ingredientes considerados más saludables (Arihara, 2006,

Jiménez-Colmenero, 2007).

La mayoría de estudios dentro del sector cárnico se centran en la modificación del contenido

en grasa y ácidos grasos (Ayo et al., 2007) dada su asociación con enfermedades

cardiovasculares, algunos tipos de cáncer, y obesidad (Fernández-Ginés et al. 2005) y en la

adición de ingredientes funcionales tales como fibra, procedente de diferentes fuentes como

soja, trigo o cítricos (García et al. 2002), proteínas vegetales, ácidos grasos

monoinsaturados y poliinsaturados (Valencia et al., 2006), etc.

En relación a la modificación de la fracción lipídica diferentes estrategias han sido llevadas a

cabo, como la sustitución parcial o total de la grasa animal por aceite vegetal o de pescado.

Como ejemplos se citan la incorporación de aceite de oliva en salami (Severini et al, 2003),

aceite de linaza (Ansorena y Astiasarán, 2004), aceite de oliva (Muguerza et al., 2002), o

aceite de soja en embutidos crudo-curados (Muguerza et al., 2003a), aceite de girasol y

zumo de tomate en salchichas cocidas bajas en grasa (Yilmaz et al 2002), o aceite de

pescado rico en ácidos grasos n-3 en productos cárnicos crudo-curados (Valencia et al.,

2006;).

Otra estrategia empleada para la modificación del perfil de ácidos grasos de los productos

cárnicos es el empleo de frutos secos en su formulación (Jiménez-Colmenero et al., 2003),

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

3

sustitución de grasa animal por nueces en salchichas tipo Frankfurt (Ayo et al., 2007), o

adición de salvado, entre otros, en productos cocidos (Yilmaz, 2004).

Por último otro tipo de estrategia ha sido la modificación de la dieta de los animales con

objeto de conseguir materias primas más saludables (Sárraga et al., 2007, Hoz et al, 2004).

Sin embargo, la modificación del perfil lipídico en productos cárnicos crudo-curados plantea

una gran dificultad en cuanto a la tecnología de elaboración y características físico-químicas

(Muguerza, et al., 2004b) debido a la importante función que esta fracción tiene en la calidad

de estos productos (Muguerza et al., 2004b).

Sumado a las dificultades tecnológicas, uno de los potenciales problemas de la sustitución de

grasa animal por otros tipos de grasas es la aceleración de los procesos oxidativos, debido a

un incremento de los ácidos grasos insaturados (Muguerza et al, 2004b). Por otra parte los

cambios en la composición de los productos, conllevan modificaciones en las características

sensoriales del producto, lo que generalmente disminuye la aceptabilidad del consumidor.

Estudios recientes apuntan la posibilidad de desarrollo de productos cárnicos probióticos

(Arihara, 2006; Pennacchia et al., 2004) que confieren efectos beneficiosos en la salud.

Hace más de un siglo que se relacionó el gran consumo de bacterias presentes en leches

fermentadas con una forma de modular la flora intestinal y evitar así enfermedades. Desde

entonces, se han realizado gran cantidad de trabajos dirigidos a conocer en mayor

profundidad dichas bacterias llamadas probióticos, a las que se definen como

“microorganismos que ingeridos en y/o como alimentos mejoran el balance de la flora

intestinal” (Salminen 1999).

Los microorganismos más comúnmente empleados como probióticos son las bacterias ácido

lácticas de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium, aunque existen también otros

tipos de microorganismo con dicha capacidad, tales como levaduras de la especie

Saccharomyces (Psomas et al. 2003, Buts 2005).

Entre los efectos beneficiosos a la salud atribuibles a microorganismos probióticos se

encuentran (Gill y Warner, 2004) la mejora de la flora intestinal, estimulación/modulación

de la inmunidad de la mucosa intestinal, reducción de reacciones inflamatorias o alérgicas,

protección por competencia con microorganismos patógenos y disminución de los niveles

de colesterol sanguíneo.

Respecto a la mejora del perfil lipídico en sangre, las primeras referencias se remontan a

más de 40 años, cuando Shaper et al. (1963) y posteriormente, Mann (1974) observaron

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

4

que hombres guerreros de las tribus Samburu y Maasai mostraban reducidos niveles de

colesterol sanguíneo tras consumir grandes cantidades de leche fermentada con cepas de

Lactobacillus. Desde entonces, se ha investigado el potencial efecto hipocolesterolémico de la

leche y productos fermentados con Lactobacillus y Bifidobacterium. Así pues, diversos

autores han realizado estudios de la mejora en los niveles de colesterol sérico tras el

consumo de productos lácteos (Harrison y Peat, 1975, Hepner et al., 1979, Schaarmann et

al. 2001).

Las bacterias ácido lácticas han sido empleadas habitualmente en la producción de productos

cárnicos crudo-curados, con fines de seguridad y estabilidad microbiológica, tecnológicos y

económicos; sin embargo, algunas de estas bacterias seleccionadas pueden aportar

beneficios probióticos (Ammor y Mayo, 2007; Arihara, 2006). La incorporación de

probióticos, o al menos el estudio de las propiedades derivadas desde un punto de vista

funcional es relativamente reciente. En 1997 Hugas et al. propusieron la incorporación de

bacterias ácido-lácticas como probióticos en embutidos crudo-curados, en vista de la

capacidad de estas bacterias de adherirse a la pared intestinal, su inocuidad y su

compatibilidad con este tipo de productos (Hugas et al. 1997, Salim Ammor et al. 2007). En

1998 Arihara et al. elaboraron embutidos crudo-curados inoculados con diferentes cepas

probióticas del grupo Lactobacillus acidophilus, obteniendo una resistencia al ácido y bilis y

una capacidad de fermentación adecuada (actuando como cultivo iniciador) para el caso de

L. gasseri. Posteriormente Pennacchia et al. (2004) y Klingberg et al. (2005) identificaron y

seleccionaron diferentes cepas de Lactobacillus adecuadas para su empleo como probióticos

a partir de embutidos crudo-curados.

EL objetivo general del presente proyecto es mejorar las características nutricionales

de los productos cárnicos, concretamente aquellas directamente relacionadas con las

enfermedades cardiovasculares como la hipercolesterolemia, a través de la incorporación de

bacterias probióticas con capacidad de modificar el perfil lipídico en sangre una vez el

producto haya sido consumido.

Adicionalmente se pretende validar las mejoras obtenidas desde el punto de vista sensorial y

de estabilidad durante el almacenamiento/consumo del producto. De esta forma se

obtendrán evidencias objetivas de los principales aspectos a valorar por la industria

productora y por el consumidor final (aceptabilidad sensorial y vida útil).

A continuación se describen los objetivos particulares necesarios para alcanzar el objetivo

general arriba expuesto:

- Selección de bacterias probióticas con capacidad de asimilar colesterol y/o de

hidrolizar sales biliares una vez estas se encuentren en el organismo humano.

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

5

- Selección del producto cárnico a ensayar en base a sus características y proceso de

elaboración.

- Desarrollo de productos cárnicos probióticos, con unas características organolépticas

y de estabilidad similares a los productos tradicionales.

- Validación del producto final desde el punto de vista sensorial

- Validación del producto final desde el punto de vista de estabilidad durante su

periodo de comercialización/consumo.

La innovación del proyecto radica en:

- Uso de bacterias probióticas para la reducción del efecto no saludable de las grasas

como alternativa a los métodos habituales basados en la reformulación de los

productos.

- La conservación (a priori) del sabor tradicional del producto, y por tanto una posible

mejor aceptación por parte del consumidor, al ser una estrategia que no implica

cambios importantes en la formulación ni en el procesado del producto.

- Generar nuevos conocimientos acerca del empleo de bacterias probióticas en

productos cárnicos, su comportamiento/compatibilidad en el producto y su

procesado, así como su influencia en las características finales del producto.

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

6

Resultados previstos en la memoria técnica presentada junto con la solicitud.

Con la ejecución de este proyecto los resultados esperados son:

• Generar conocimientos en cuanto al empleo de bacterias probióticas en

productos cárnicos, con el objeto de que dicha estrategia pueda ser implantada

en un futuro a nivel industrial.

• Desarrollar productos cárnicos cuyo consumo tenga efectos beneficiosos en la

salud, concretamente relacionados con el riesgo cardiovascular.

• Desarrollar productos cárnicos saludables/funcionales con unas características

organolépticas y de estabilidad similares a los productos tradicionales.

• Consolidar la línea de trabajo en el Centro Tecnológico ainia basada en el empleo

de bacterias para la mejora nutricional de los alimentos.

Resultados obtenidos en el período. En su caso, justificación y aclaración de las desviaciones

respecto a los previstos.

A continuación se detallan los resultados principales obtenidos en el proyecto:

Tarea 1. Selección del producto cárnico en estudio

El estudio se ha llevado a cabo en salchichón (producto cárnico crudo-curado) por tres

motivos principales:

Tarea 2. Obtención de las bacterias

A partir de datos bibliográficos que indican la relación existente entre el consumo de cepas

probióticas y la disminución de los niveles de colesterol en sangre, se seleccionaron

diferentes cepas de bacterias lácticas comerciales (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus

casei y Bifidobacterium) para la ejecución del presente estudio.

Tarea 3. Ensayos para determinar la aptitud funcional de las bacterias en condiciones óptimas

Mediante esta tarea se han realizado una serie de ensayos con el fin de evaluar el potencial

de las cepas probióticas para reducir los niveles de colesterol. Para ello, se ha tenido en

cuenta los mecanismos y ensayos de asimilación del colesterol descritos en la bibliografía

para los microorganismos probióticos. Por un lado, la presencia de la actividad enzimática

hidrolasa de sales biliares (BSH) y por otro lado la asimilación de colesterol.

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

7

Tarea 4. Ensayos para determinar la aptitud tecnológica de las bacterias potencialmente funcionales Para establecer la aptitud tecnológica de las bacterias potencialmente funcionales, se han realizado curvas de crecimiento de los microorganismos en función de los principales parámetros físico-químicos del proceso de elaboración y curación del producto, como el pH y la temperatura. Tarea 5. Selección de las bacterias potencialmente funcionales: verificación de la aptitud funcional en las condiciones del proceso de elaboración del producto cárnico en estudio.

Teniendo en cuenta la participación de cultivos iniciadores en el proceso de elaboración de

embutidos, se consideró pertinente ensayar la competencia entre las bacterias con

funcionalidad positiva y los cultivos iniciadores.

Tarea 6. Puesta a punto de la metodología para la elaboración del producto cárnico en estudio

La información obtenida en la caracterización de los salchichones comerciales (tarea 1) fue

tomada como patrón a la hora de definir la formulación de los salchichones modelos sobre

los que se realizó el estudio en tareas posteriores. Por otro lado, dichos productos modelo

también sirven como referencia para contrastar las posibles mejoras nutricionales

conseguidas en el producto a lo largo de la experimentación.

Para definir la formulación de los salchichones modelo fue necesario llevar a cabo diversos

ensayos experimentales (probando diferentes porcentajes de materia prima y preparados

comerciales de aditivos), así como también testando diferentes variables del proceso de

elaboración (tiempo de reposo y fermentación de la masa cárnica, ciclo de tiempos y

temperaturas durante el secado-maduración).

Para poder controlar la correcta evolución del producto, se pesaron las piezas y se analizó la

actividad de agua y pH de forma periódica. Al final del proceso se caracterizaron las piezas

con objeto de evaluar la desviación con respecto a los salchichones comerciales.

Tarea 7. Diseño del plan experimental Una vez verificada la aptitud funcional y tecnológica de las bacterias (Tarea 3 y 4), se

procedió a constatar tales capacidades, esta vez, sobre el producto cárnico en estudio.

El plan experimental se llevó a cabo mediante la ejecución de 2 series de ensayos. En su

diseño se establecieron dos grupos distintos de producto: salchichón con bacterias

probióticas (A) y salchichón control (B). A su vez se establecieron tres lotes dentro del grupo

A con el objetivo de analizar el comportamiento de las bacterias seleccionadas frente a la

presencia y ausencia de “starters”.

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

8

Tarea 8. Elaboración de los productos cárnicos crudo-curados con las bacterias seleccionadas

• En la primera serie de ensayos se ha llevado a cabo un total de dos lotes de producto

(1 lote de muestra con combinación de una cepa probiótica (LA5) + starters, y 1 lote

de muestra sin cepa probiótica + starter, para ser tomada como control).

Tarea 9. Caracterización de los productos obtenidos

A lo largo del proceso de secado-maduración se han analizado diferentes parámetros

tecnológicos (peso, pH, actividad de agua, aparición de flora superficial o interna) indicativos

de la adecuada evolución de los productos cárnicos crudo-curados (Roncalés, P., 1994).

Evidenciándose que no existen diferencias significativas en cuanto a la evolución de los

diferentes lotes, es decir, la introducción de bacterias no modifica el proceso de secado-

maduración ni la evolución de las características físico-químicos del salchichón.

Al final del proceso de secado-maduración, se ha llevado a cabo una caracterización de los

diferentes productos obtenidos, con el objetivo de evaluar la influencia de la introducción de

bacterias probióticas en las características sensoriales, nutricionales, físico-químicas, de

estabilidad y tecnológicas. A continuación se indican los resultados obtenidos para las

muestras obtenidas en la serie 1 y 2 de ensayos. Los parámetros analizados se indican a

continuación:

1) tecnológicos: pH, actividad de agua, humedad, color CIELab 2) sensoriales: calidad e intensidad del aroma, enranciamiento, textura en boca, color,

aceptabilidad general y presencia de defectos.

3) microbiológicos: Para llevar a cabo la caracterización microbiológica del producto se han considerado dos

aspectos fundamentales: la estabilidad microbiológica del producto a fin de evaluar la

presencia de microorganismos alterantes del producto, y el análisis de la implantación de

las bacterias inoculadas en los productos (cultivos iniciadores y cepa probiótica).

4) químicos:

Composición centesimal (Métodos oficiales de análisis de alimentos, AMV, EDICIONES,

1994).Concretamente los parámetros analizados han sido: Humedad, Grasas totales,

Proteínas, Ceniza, Energía, Colesterol y Perfil de ácidos grasos.

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

9

Tarea 10. Análisis de resultados. Ajuste de variables

Las cepas estudiadas han demostrado tener capacidad para asimilar el colesterol (Tarea

3), además de ser compatibles con las características y proceso de elaboración de

productos cárnicos curados fermentados (Tarea 4).

Por otro lado, en la Tarea 9 se ha comprobado que dichas bacterias no modifica el

proceso de secado-maduración ni la evolución de las características físico-químicos del

salchichón, así como la composición química y nutricional final del mismo. Tampoco se

modifica el perfil microbiológico del salchichón, correspondiendo la población

microbiológica mayoritaria a bacterias ácido lácticas (responsables de la fermentación de

los productos) ni los parámetros tecnológicos del mismo. Por todo ello, no se modifican

las características sensoriales del producto ni los procesos oxidativos habituales de estos

productos, que les confieren sus características especiales, por lo que no resulta

necesario cambiar el proceso de elaboración industrial.

En la serie 1 de ensayos se detectó que la adición de starters comerciales interfería, por

posible competencia, en la implantación de las bacterias lácticas ensayadas. Por este

motivo se modificó el plan experimental y se diseño la serie 2 de ensayos en la que se

decidió no usar starters con objeto de suprimir la posible interferencia con las bacterias

añadidas.

Tarea 11: Estudios sensorial de los productos desarrollados.

Se ha llevado a cabo la aceptación sensorial de los salchichones resultantes de la serie 2

de ensayos:

a) salchichón cepas A:

b) salchichón cepas B:

Para ello, se ha realizado un test de aceptabilidad basado en un cuestionario hedónico

(medida de atributos sensoriales en escalas hedónicas y cuestiones cerradas). Dicho test

se ha basado en evaluar los atributos de apreciación (evaluados en escalas de 1-9

puntos): valoración global, aspecto, color, olor, sabor, y textura en boca.

Los tests sensoriales han sido realizados en el Laboratorio de Análisis Sensorial de

consumolab (Valencia y Madrid) que sigue la Norma UNE 87004:1979 (Guía para la

instalación de una sala de cata).

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

10

La experiencia indica que un producto que recibe una puntuación de 4-5, sobre una

escala de 9 puntos es un producto mediocre que debe ser mejorado, mientras que un

producto que recibe una puntuación cercana a 7 puede ser considerado como muy bien

apreciado por los consumidores. Ambos productos resultaron muy bien valorados por los

consumidores, ya que obtuvieron una nota media de valoración global de (a) 6,47 y (b) 6,27

en una escala de 9 puntos.

Tarea 12: Estudios de estabilidad durante el almacenamiento y consumo.

Tres lotes de muestra de salchichón A y B fueron loncheados, envasados a vacío y

almacenados durante 4 meses en condiciones de refrigeración a 6ºC con objeto de

observar diferencias frente al salchichón control (sin bacterias añadidas).

Los parámetros analizados fueron: grado de oxidación de las grasas (TBA),

parámetros microbiológicos de estabilidad, supervivencia de las bacterias añadidas, y

características sensoriales a través de una cata interna.

Los salchichones almacenados muestran un perfil microbiológico normal. Por tanto,

los productos elaborados según la metodología diseñada previamente son

considerados estables desde el punto de vista microbiológico.

Tarea 13: Análisis de resultados. Conclusiones.

Las cepas estudiadas tienen capacidad para asimilar el colesterol y son compatibles

con las características y proceso de elaboración de productos cárnicos curados

fermentados. La introducción de dichas bacterias no modifica el proceso de secado-

maduración ni la evolución de las características físico-químicos del salchichón, así

como la composición química y nutricional final del mismo. Tampoco se modifica el

perfil microbiológico del salchichón, correspondiendo la población microbiológica

mayoritaria a bacterias ácido lácticas (responsables de la fermentación de los

productos) ni los parámetros tecnológicos del mismo. Por todo ello, no se modifican

las características sensoriales del producto ni los procesos oxidativos habituales de

estos productos, que les confieren sus características especiales, por lo que no es

necesario cambiar el proceso de elaboración industrial.

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

11

Acciones de difusión realizadas.

A continuación se muestran las imágenes gráficas de las acciones de difusión llevadas a cabo por ainia en relación al proyecto:

1- Ficha informativa para el 5º Congreso internacional de diseño, tecnologías e ingeniería de producto (INDITEC), celebrado entre el 3 y 6 de noviembre en Feria Valencia

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

12

2- Nota de prensa publicada en Tecnoalimentaria (02/12/09)

UNIÓN EUROPEA

Fondo Europeo de Desarrollo Regional

“Una manera de hacer Europa”

13

3- Ficha informativa publicada en la web de ainia (22/11/10)