El procesado de alimentos por pulsos eléctricos es considerado un método de tratamiento no térmico, ya que la temperatura que se alcanza en el tratamiento (aumento producido por la liberación de energía eléctrica) es baja, desarrollándose el proceso normalmente en torno a los 35-50 ºC. Los resultados obtenidos en diferentes proyectos de investigación sobre esta tecnología, han permitido considerar su utilización como alternativa a los tratamientos térmicos de pasteurización en productos como lácteos y zumos de frutas...

Esta tecnología emergente, consiste en la aplicación de pulsos eléctricos de alta intensidad (20 - 80 kV/cm) que se generan cuando un par de electrodos de alto voltaje se cargan y descargan en fracciones de segundo sobre los alimentos. Cuando un producto se expone a un campo de pulsos eléctricos de alta intensidad, las membranas celulares desarrollan poros permanentes o temporales, según las condiciones del tratamiento. Estos poros aumentan la permeabilidad de la membrana, permitiendo la pérdida de contenido celular o la entrada del medio que rodea a la célula; ambos efectos pueden causar la muerte celular.

Los productos a los que se aplica, son principalmente fluidos y homogéneos, o están constituidos por partículas muy pequeñas. La conservación de los alimentos es el principal objetivo de esta tecnología emergente, aumentando la vida útil de los mismos. Debido a que es considerado un proceso de pasteurización, los productos deben posteriormente mantenerse en refrigeración. Mientras que su aplicación en carnes o pescados es más complicada (por el proceso en sí y por los posibles efectos en la textura de los productos), en vegetales tiene gran potencial, permitiendo mejorar su digestibilidad y aumentando la biodisponibilidad de nutrientes.

La eficiencia del proceso y por lo tanto, la eficacia en la inactivación microbiana de esta tecnología, que es uno de los principales objetivos en su aplicación, dependen, entre otros factores, del tipo de energía aplicada al alimento, la frecuencia y número de los pulsos aplicados, la temperatura y tiempo total de tratamiento. Otros factores como las características físico-químicas y las propiedades de los ingredientes del producto tratado, así como el tipo del microorganismo objetivo, influyen también en la efectividad del proceso.

Entre las ventajas de esta tecnología cabe destacar la obtención de un alimento más seguro microbiológicamente hablando, sin un aumento importante de la temperatura del producto. Esto último aporta además la ventaja de que la pérdida de nutrientes o los cambios sensoriales (aromas, sabores) son mínimos en el producto. Otras ventajas son la alta eficiencia del proceso con bajos requerimientos de energía (para algunos productos), el bajo costo de mantenimiento (posibilidad de instalar la metodología en líneas de procesado existentes), etc. Entre las desventajas se encuentra principalmente la restricción en su aplicación (limitado a fluidos y/o productos constituidos por partículas pequeñas), y su coste, actualmente bastante elevado.

Los equipos para el procesado industrial de alimentos por pulsos eléctricos están todavía emergiendo en el mercado y tienen actualmente un alto coste. Por ahora, la mayoría de los equipos que se han fabricado relacionados con esta tecnología han sido utilizados en investigación. Algunos equipos comerciales ya han recibido la aprobación de la FDA estadounidense y están actualmente en el mercado para procesar zumos frescos. Estos zumos tratados por pulsos eléctricos existentes en el mercado estadounidense, se venden en envases es de vidrio y refrigerados, y su precio supera al de otros productos similares.

En Europa, los alimentos tratados por esta tecnología estarían considerados desde el punto de vista legal como “novel food” (Reglamento CE n° 258/97, de 27 de Enero de 1997, sobre nuevos alimentos y nuevos ingredientes alimentarios).

Efectos en la seguridad y calidad de los alimentos

En lo que a aspectos de seguridad se refiere, este tratamiento es capaz de inactivar microorganismos en forma vegetativa, produciendo una reducción de cinco logaritmos de la mayoría de patógenos. Existen resultados concluyentes de efectividad del tratamiento para especies de Listeria, Salmonella, Escherichia (incluyendo E.coli O157:H7), Klebsiella, Pseudomonas, Staphylococcus y Candida.

Las propiedades de membrana de las células vegetativas, así como la fase de crecimiento en la que se encuentra el microorganismo, son factores importantes en la eficiencia del tratamiento. Las células en la fase de crecimiento logarítmica, por ejemplo, presentan niveles de inactivación superiores a las que se encuentran en fase estacionaria.

En general, las bacterias han demostrado ser más resistentes a los pulsos eléctricos que las levaduras, mientras que las esporas bacterianas y las ascosporas de mohos y levaduras son muy resistentes a este tratamiento. Esta incapacidad de inactivación de la mayoría de las esporas bacterianas, hace que no sea un proceso apto para la esterilización de alimentos.

Aunque parece que afecta a determinadas enzimas, el tratamiento por pulsos eléctricos parece que no afecta de forma significativa a la desnaturalización de las proteínas, al contrario que los procesos térmicos.

En lo referentes a aspectos relacionados con la calidad de los alimentos a los que se aplica este tratamiento, desde el punto de vista sensorial, los aromas, sabores y colores naturales, permanecen intactos o presentan cambios mínimos. En caso de aparición de algún pequeño cambio de color con el tiempo, los efectos siempre son menores que en los productos pasterizados térmicamente. Por otra parte, debido a que las membranas celulares se ven afectadas por el tratamiento, éste puede repercutir en la textura del producto. Por este motivo, para productos como la carne y el pescado este tratamiento puede no ser conveniente. Sin embargo, el daño celular causado en vegetales puede ser deseable para mejorar su digestibilidad, constituyendo un proceso alternativo al tradicional del hervido en el que además, se producen pérdida de nutrientes.

Desde el punto de vista nutricional, vitaminas como la riboflavina, tiamina, ácido ascórbico o tocoferol parecen no verse afectados por el tratamiento. En algunos casos, incluso se puede mejorar la disponibilidad de nutrientes intracelulares como licopenos y flavonoides, debido a la permeabilización de las membranas que se produce como consecuencia del tratamiento.

Otras aplicaciones

A pesar de que la principal aplicación de esta tecnología es el aumento de vida útil de los alimentos (tratamiento de conservación), existen otras aplicaciones prometedoras del tratamiento por pulsos eléctricos.

El efecto de perforación de las membranas celulares producidas por los pulsos eléctricos, es extrapolable a las paredes celulares de frutas y vegetales. Por lo tanto, un efecto potencialmente beneficioso de la aplicación de la tecnología de pulsos eléctricos, es la mejora de los procesos de extracción de zumo. La extracción de azúcar de la remolacha y los almidones de la patata también pueden mejorarse con esta tecnología.

Otra de las utilidades prometedoras de esta tecnología consiste en la concentración de sedimentos de aguas residuales, muy difíciles de filtrar y concentrar. Los pulsos eléctricos, mediante la destrucción de las células y la reducción por lo tanto de su habilidad para retener agua, pueden mejoran de forma sustancial los procesos de filtración.

Proyectos de investigación relacionados con los pulsos eléctricos

· Un estudio llevado a cabo por el ARS (Agricultural Research Service de los EEUU), ha estudiado la viabilidad de esta tecnología en aliños de ensalada. Se inoculó el aliño con Lactobacillus plantarum, una bacteria contaminante muy resistente al calor. La muestra fue tratada sólo con pulsos eléctricos, y con una combinación de pulsos eléctricos seguida de un tratamiento térmico suave. En el primer caso (muestra sólo tratada por pulsos eléctricos) se redujo de forma significativa la presencia de la bacteria en el producto, pero el aliño se mantenía sólo microbiológicamente estable cuando estaba en refrigeración. Con el tratamiento combinado, sin embargo, se consiguió un producto estable a temperatura ambiente.

· En la industria del huevo existe una necesidad de desarrollar alternativas a los métodos de pasterización para la clara del huevo, ya que las proteínas presentes en la misma son sensibles al calor. Estudios recientes han evaluado el efecto combinado de calor con pulsos eléctricos en la inactivación de Salmonella enteritidis y E.coli 0157:H7. Ambos tratamientos combinados lograron reducciones de varios logaritmos (dependiendo de la temperatura) de las células de ambos patógenos, siendo las reducciones mayores en el caso de Salmonella. Cabe destacar que le número de pulsos fue el factor más importante en la eficacia de la inactivación de los patógenos, seguido de la temperatura y el campo eléctrico aplicado. Esta investigación indica que existe un importante potencial para la utilización de ambos tratamientos combinados como método alternativo a la pasteurización en el procesado de clara de huevo, aunque todavía se necesita investigar el efecto de este tratamiento combinado en las propiedades funcionales.