1ER. PREMIO DIRECTORIO POSCOSECHA 2001

Los envases juegan un papel fundamental en la conservación, distribución y comercialización de los alimentos. Los alimentos no son productos inalterables que conserven indefinidamente sus características físicas, químicas y microbiológicas, de hecho los alimentos se deterioran con el paso del tiempo bien por la acción de organismos vivos, o por la acción físico-química del entorno (temperatura, humedad relativa...) o por la actividad biológica del propio alimento (Catalá y Gavara, 2001).

ENVASE es, según la Directiva Europea 94/62/CE, todo producto fabricado con cualquier material de cualquier naturaleza que se utilice para contener, proteger, manipular, distribuir y presentar mercancías, desde materias primas hasta artículos acabados, y desde el fabricante hasta el usuario o consumidor. Los objetos desechables con estos mismos fines se considerarán también envases.

Tal y como se puede observar en la definición anterior los envases han de cumplir las siguientes funciones: contener el alimento, proteger el alimento de las acciones físicas, químicas y microbiológicas, conservar la calidad y salubridad del alimento, evitar fraudes, acondicionar el producto para la manipulación comercial, presentar e identificar el producto, informar al consumidor de las características del alimento, vida útil, etc. (Catalá, 1997).

En nuestra sociedad el papel del envase es esencial para la comercialización de cualquier producto. En las últimas décadas el envasado ha adquirido un papel fundamental desde el punto de vista del marketing y de la conveniencia para el consumidor. Por una parte, los métodos modernos de marketing necesitan un envasado atractivo que comunique algo al consumidor para que de esta forma el consumidor adquiera el producto (Fernández, 2000). En segundo lugar los envases han ido cambiando a lo largo de los años como respuesta a los profundos cambios en la forma de vida y la industria del envasado ha tenido que responder a esos cambios. Algunos de estos cambios son el crecimiento de la población, la urbanización, la necesidad de evitar pérdidas y desperdicios de alimentos, la incorporación de la mujer al trabajo, el comercio internacional, la creciente preocupación por la higiene y por el consumo de alimentos naturales, el deterioro del medio ambiente, etc (Catalá y Gavara, 2001). Todo esto supone una innovación continua en la tecnología del envasado para intentar satisfacer estas demandas.

En la actualidad se dispone de una amplia gama de envases y embalajes de muy diversos materiales y características para satisfacer la demanda de la gran cantidad de productos alimentarios que existen en la actualidad. Debido a esta enorme variabilidad de productos no es posible el uso de un envase ideal que sea válido para todos ellos y, por tanto, es necesario seleccionar para cada uso el envase y tecnología de envasado más adecuado en función de distintos parámetros como son las características del producto, forma de transporte y distribución comercial, vida útil esperada, costos, posibilidad de reutilización o reciclado de los materiales, compatibilidad medio ambiental etc (Catalá, 2000).

En cuanto al envasado de frutas y hortalizas hay que tener en cuenta que desde el momento en que éstas son recolectadas se inicia su deterioro natural que llevará hasta la pérdida del producto para el consumo en un periodo corto de tiempo si no se evita de alguna manera. Todos los productos de origen vegetal mantienen sus procesos metabólicos tras la recolección. De hecho, los procesos respiratorios siguen activos. A medida que el producto envejece existe una reducción de la tasa de respiración aunque algunos productos pueden mostrar un incremento súbito de la actividad metabólica.

Todos estos procesos conducen a la degradación de la calidad del producto y a su inutilización para el consumo. Además el producto vegetal puede ser objeto del ataque de microorganismos debido a su debilitamiento. Este ataque produce la inutilización del producto mucho antes de que se produzca su degradación como consecuencia de los procesos metabólicos de envejecimiento.

Los productos hortofrutícolas son muy perecederos por lo que el uso de un envase adecuado se hace imprescindible para mantener la calidad durante su transporte y comercialización (Catalá, 2000).

También hay que destacar que en la actualidad los envases tienen para una parte de la sociedad una cierta imagen negativa. Por un lado, el aspecto sanitario y por otro lado su responsabilidad en el deterioro medio ambiental (Catalá y Gavara, 2001). En cuanto al aspecto sanitario es cierto que se produce migración de algunos componentes de los envases a los alimentos, pero estos componentes se conocen suficientemente y se controlan mediante las legislaciones sanitarias establecidas por todos los países. Estas propiedades de transferencia de masa que se producen en materiales como los plásticos puede ser utilizada en el envasado de frutas y hortalizas. De hecho, en la actualidad, se aprovecha esta permeabilidad para el envasado de frutas y hortalizas frescas en los que el envase actúa regulando su tasa de respiración y alargando su vida útil, o también introduciendo elementos en el envase capaces de retener componentes del alimento no deseados como pueden ser el colesterol o la lactosa (Catalá y Gavara, 2001).

En la actualidad los consumidores demandan alimentos vegetales, frutas, hortalizas y derivados de apariencia natural y con un valor nutricional semejante al de los productos frescos, sin aditivos químicos, microbiológicamente seguros y de una elevada calidad y que, al mismo tiempo, estén listos para su consumo de forma inmediata. De esta forma se pueden definir como frutas y hortalizas de IV gama aquellas con una vida útil más larga que los productos frescos, transformadas ligeramente pero que mantienen las características del producto fresco. Los productos de IV gama o mínimamente procesados constituyen un grupo de alimentos que se encuentran en alza en la actualidad.

Estos alimentos deben ser sometidos a un procesado mínimo o a una combinación de procesos mínimos, que hacen uso del concepto de la tecnología de barreras. Dentro de las denominadas barreras que se pueden emplear para optimizar el proceso de elaboración y / o estabilización de estos alimentos se encuentran tecnologías tradicionales (refrigeración, envasado en atmósferas modificadas, etc), tecnologías emergentes (aplicación de alta presión, pulsos eléctricos, etc) y tecnologías que incluyen el empleo de envases activos, cuyas características se van a exponer a continuación.

Podemos hablar de gran similitud, e incluso de coincidencia, en la definición de envase activo dada por diversos autores, símbolo de lo clara que es esta noción para los profesionales del tema y el amplio acuerdo que existe en el sector con respecto a esta tipología de envasado. Rooney considera que un envase puede calificarse como activo cuando desarrolla alguna otra función que la de proporcionar una barrera inerte frente a las condiciones externas (Rooney, 1995). Hotchkiss presenta la definición de envase activo, aquel que interacciona directamente con el producto y / o con su entorno para mejorar uno o más aspectos de su calidad o seguridad; y por oposición también habla de envases pasivos, aquellos que actúan como una barrera pasiva para separar el producto del medio ambiente. De otro modo podemos definir el envase activo como el sistema alimento-envase-entorno que actúa de forma coordinada para mejorar la salubridad y la calidad del alimento envasado y aumentar su vida útil (Catalá y Gavara, 2001). Fernández lo concibe como toda técnica que pretende algún tipo de interacción favorable entre el envase y el producto, con el objeto de mejorar su calidad y aceptabilidad (Fernández, 2000). En la definición de este nuevo procedimiento es remarcable el cambio significativo desde una concepción en la que el envasado ideal es aquel que es completamente inerte, a la búsqueda de un método que intente aprovechar en beneficio del alimento las posibles interacciones entre el envase, el producto y el medio ambiente.

Quizá la filosofía de este tipo de envasado se encontraba ya en las prácticas de manejo de comestibles de algunas poblaciones indígenas de países cálidos, las cuales recubrían determinados productos tradicionales con ciertas hojas (Catalá y Gavara, 2001). De este modo conseguían que el envase, en este caso las hojas, aportaran enzimas y otros compuestos como agentes microbianos que, además de mejorar las propiedades organolépticas del producto, prolongaban el tiempo de conservación.

El envase activo nace en un contexto en el que se entiende el envase como una técnica de conservación que ha generado en los consumidores diversas preocupaciones, tanto a nivel de su implicación en posibles contaminaciones de carácter sanitario, migrantes tóxicos por ejemplo; como por estar involucrado en el creciente problema medioambiental de la gestión de residuos (Catalá y Gavara, 2001). Así pues, nos hallamos en un terreno del desarrollo tecnológico en busca de métodos más naturales de conservación. Es a partir de los años ochenta cuando esta idea de envasado activo empieza a desarrollarse y se materializa en la comercialización de países como Japón y Australia. Sin embargo, en Europa y Estados Unidos, aunque sin duda han llegado al mercado algunos productos de este tipo, su utilización está más extendida en la cadena de distribución que en la venta al detalle. Es importante recordar que el envasado activo no ha sido únicamente utilizado en la industria alimentaria, sino que es usual en otros ámbitos, por ejemplo en productos farmacéuticos, material informático, pieles, tejidos...

La novedad que conlleva esta nueva técnica resulta de que su finalidad no va a consistir en disminuir el grado de deterioro dentro del envase, sino a convertir en positivos los cambios que acontezcan durante la vida de "producto envasado". Pasamos de una meta en la inercia total, a la búsqueda de interacciones que nos sean convenientes. Esto significa que el producto mejora mientras está almacenado en su envase. Ello incluye tanto aspectos de calidad como de seguridad alimentaria (Hotchkiss, 2000).

Reconocemos en esta relación muchas de las ventajas que nos ofrecen los envases activos en sus diferentes manifestaciones:

• capacidad de respuesta del envase frente a los cambios que en el se producen
• realización de operaciones como calentamientos, enfriamiento, o fermentaciones, que se pueden ya realizar dentro del mismo envase
• reducción del empleo de aditivos o conservantes, que recordemos inquietan al consumidor, pudiendo incorporarse en el mismo envase
• reducción de costes en envasado bajo técnicas de atmósfera modificada, ejerciendo un control de ésta en productos individuales (anteriormente sólo se era posible en productos a granel).

En un panorama de importantes innovaciones tecnológicas en el diseño, concepción y fabricación de envases y embalajes, aparecen unos envases muy particulares denominados en ocasiones "envases inteligentes", en otras "envases interactivos" y a veces se califican de "envases funcionales" o envases conservadores de frescura . En cuanto a la nomenclatura se refiere, a pesar de que todas estas designaciones se asuman sinónimas, existen autores partidarios de hacer una distinción en dos grupos, al primero de los cuales llamaríamos exclusivamente envases activos (active or interactive packaging) y al segundo envases inteligentes (clever, smart or intelligent packaging). Estas dos categorías aclaran la doble vertiente de los objetivos de este tipo de envasado. Por un lado, como "envases activos" se incluirían los sistemas destinados a controlar los factores responsables de alteración; por ejemplo todos aquellos que implican a agentes antimicrobianos, absorbentes de humedad, de oxígeno o de dióxido de carbono, emisores de etanol, captadores de etileno... Por otra parte, como "envases inteligentes" se clasificarían aquellos que utilizan bien propiedades bien componentes del alimento o de algún material del envase como indicadores del historial y calidad del producto; se trata fundamentalmente de indicadores de tiempo-temperatura, indicadores de calidad microbiológica, indicadores de oxígeno o dióxido de carbono... (Fernández, 2000).

Con un envase activo de la primera categoría, se están cumpliendo objetivos básicos deseados con cualquier técnica de conservación, a saber, aumentar la vida útil del alimento. Ello suele ser sinónimo de proteger contra agentes responsables de alteración, ya sea ésta física, química, enzimática o microbiológica. Pero este objetivo básico se obtiene, en el caso que nos ocupa, de una forma peculiar. Véase que con el envasado tradicional manteníamos estáticos los niveles de los parámetros causantes de procesos de degradación. Sin embargo en este tipo de envasado introducimos un dinamismo, incremento o disminución de variables, que va a actuar a nuestro favor. Las interacciones beneficiosas creadas entre alimento y envase pueden basarse en la regulación del contenido en gases (oxígeno, dióxido de carbono, etileno, etc); en el control de la humedad (aditivos antivaho, absorbentes, etc); en la acción de diversas enzimas (control del colesterol y la lactosa); en la liberación de sustancias antimicrobianas (etanol, agentes quelantes, ácidos orgánicos, dióxido de azufre o de cloro, antibióticos, bacteriocinas, fungicidas)... Anteriormente, en el interior del envase sólo se daban cambios que surgían de la evolución natural del producto; ahora el alimento está en un entorno que se va a modificar beneficiosamente a través de cambios inducidos gracias a su envolvente (Rooney, 1995).

Las finalidades de los llamados envases inteligentes son diferentes, y ello justifica su separación con una designación especial. Su acción posibilita un sueño en las pretensiones del consumidor del mundo moderno, siendo el envase mismo el que habla de su calidad o de los sucesos que han marcado su procesado, actuando como chivato de posible mal estado o degradación, así como de un mantenimiento, transporte o distribución inadecuada.

Hotchkiss también analiza el propósito de todo tipo de envasado activo. Se acepta que, con la excepción de algunos vinos tintos o quesos curados, todos los alimentos siguen deteriorándose de algún modo después de su envasado y durante su almacenamiento (Hotchkiss, 2000). En nuestro caso este deterioro se convierte en cambio, pero un cambio provechoso. Los factores que van a ser objetivo de nuestra intervención y en los que queremos influir a través del componente activo incluyen tanto aspectos de higiene alimentaria, como contenido nutricional, sabores, aromas, color y otros... No obstante, R. Catalá no comparte que pueda considerarse envase activo a aquel que cambia de color con la presencia de algún patógeno en el alimento. En cambio, para este mismo autor, el control y modificación de la atmósfera de envase es un tipo de envase activo siendo el de mayor aplicación actual.

La característica de los envases activos se puede conseguir incluyendo el componente activo en todo el material de envase, o gracias a la utilización de sobres, bolsitas o etiquetas que contiene el producto activo (Fernández, 2000). Esta última posibilidad no exige cambios en el diseño del envase, pero impone una separación física segura y estable para impedir el contacto de ese componente con el alimento. Citaremos como ejemplos no alimentarios las clásicas bolsitas absorbentes de humedad que contienen los embalajes de material informático, también los indicadores tiempo-temperatura, o los cierres absorbentes de oxígeno en botellas...

En cuanto a los compuestos activos que contactan con el alimento en toda la superficie del envase, hablamos de películas o recubrimientos distinguiendo entre ambos porque las películas se preforman por extrusión previamente al envasado, y los recubrimientos son aplicados directamente sobre el alimento por dispersión, emulsión o solubilización del compuesto (Catalá y Gavara, 2001). Estas películas o recubrimientos pueden ser sintéticos o comestibles, siendo estos últimos comúnmente utilizados en ciertos sectores alimentarios como ingredientes, por ejemplo los productos de bollería cubiertos de chocolate. Otras aplicaciones serían los recubrimientos con ceras para frutas y hortalizas, las tripas de los embutidos, los biopolímeros como almidones, celulosas, proteínas... El campo de los biopolímeros, aunque más concretamente el de las películas comestibles, es uno de los que abre más perspectivas de futuro, por ser una de las soluciones de envasado que más naturales parecen al consumidor, siempre que éstas tengan orígenes no sintéticos.

La investigación juega un papel fundamental en el desarrollo de las numerosísimas posibilidades de esta nueva tecnología, en la que también hay que analizar consideraciones de otros tipos, como las económicas. En la actualidad la fabricación de materiales de envases sintéticos convencionales ha alcanzado unos costes relativamente bajos, a lo que hay que sumar el alto nivel de conocimiento tecnológico de su manejo y aplicaciones. De este modo es difícil competir con esta industria si no es contando con una base sólida de ventajas y un estudio profundo de cada caso. Por ello insistimos en que la investigación tiene un largo y apasionante camino por recorrer en esta dirección de la conservación de los alimentos.

Podemos distinguir dos formas básicas de actuación según el componente activo se encuentre en el interior del envase activo o bien forme parte del material de envasado. En el cuadro 1 se han recogido varios ejemplos de sistemas de envases activos que se adaptan a las necesidades de frutas y hortalizas.

El uso de pequeñas bolsas o sobres que contienen el principio activo (sustancias que actúan absorbiendo oxígeno, CO₂, humedad,...) constituyen el sistema más desarrollado y utilizado hasta la actualidad. Estas bolsitas están fabricadas con un material permeable que, por una parte, permite actuar al compuesto activo y, por otra, impide el contacto del mismo con el alimento (Catalá y Gavara, 2001). Estos dispositivos deben ser resistentes a las roturas y además ir convenientemente etiquetados para evitar que se ingiera su contenido (Fernández, 2000).

Como alternativa al uso de bolsas se están desarrollando materiales para envasado, películas sintéticas y comestibles, que contienen el principio activo en su estructura (aditivos, agentes antimicrobianos, enzimas,...). Se basa en fenómenos deseables de migración, ya que se ceden al producto envasado sustancias beneficiosas. Como ventajas de esta técnica cabe destacar que se consigue que toda la superficie del componente activo entre en contacto con el producto y que el consumidor no encuentre ningún elemento extraño en el producto adquirido (Catalá y Gavara, 2001; Fernández, 2000).

Resulta de gran interés para el caso de frutas y hortalizas frescas el uso de películas o recubrimientos comestibles ya que éstas mejoran la apariencia del producto y su conservación, lo protegen frente a la acción microbiana, frente al oxígeno o humedad del medio que lo rodea, limitan la pérdida de nutrientes, aromas, humedad, así como manteniendo la integridad estructural del alimento durante su comercialización. Como materiales básicos en su composición distinguimos: polisacáridos (gomas, almidones, celulosas,...), lípidos (grasas animales o vegetales) y proteínas (colágeno, caseína, gluten de trigo, soja,...). Aunque actualmente la tendencia es a combinaciones entre ellos y a la adición de aditivos para mejorar las propiedades funcionales y estructurales de estos recubrimientos. Se pueden formar directamente sobre el producto usando disoluciones o emulsiones que aplicaremos con cepillos, sprays, baños,... O bien preformarlos por separado para recubrir, después, el alimento. Para su uso deben cumplir ciertos requisitos: buena cualidad sensorial, no tóxicos, protección estable bioquímica, físico-química y microbiológicamente, fácil aplicación, bajo coste en materias primas y tecnología, no suponer una carga ambiental (Cuq et al., 1995; Catalá y Gavara, 2001).

Otros materiales que constituyen envases activos dentro de este grupo son etiquetas, tintes o esmaltes, que se utilizan como indicadores de la calidad, seguridad o tratamiento del producto envasado. Se fundamentan en reacciones físico-químicas, enzimáticas,... que dan lugar, generalmente al cambio de color del dispositivo. (Fernández, 2000)

A la hora de envasar un producto, en nuestro caso frutas y hortalizas frescas o de cuarta gama, tendremos en cuenta una serie de variables:

• humedad
• etileno
• oxígeno
• dióxido de carbono
• carga microbiana

1. Humedad

La transpiración de las frutas y hortalizas puede originar condensados en el interior del envase, lo cual no es deseable ya que puede dar lugar a proliferación microbiana y el producto pierde valor comercialmente (Catalá y Gavara, 2001; Rooney, 1995).

2. Etileno

El etileno es una molécula química, gaseosa, bastante simple, aunque con diversos e importantes efectos sobre la fisiología de las plantas, efectivo a bajas concentraciones e identificado como "hormona de maduración".

Económicamente es positivo ya que induce a la germinación de las semillas, regula la iniciación floral de brotes, induce la abscisión de órgano y estimula la maduración, pero a nivel comercial su efecto no es adecuado por acelerar la senescencia y reducir la vida útil de los productos hortofrutícolas (Zagory, 1995).

3. Oxígeno

La presencia de oxígeno en el interior de los envases de alimentos puede dar lugar al desarrollo de aromas extraños, reacciones de oxidación, cambios de color por pardeamiento enzimático, pérdidas de nutrientes y desarrollo microbiano (Catalá y Gavara, 2000). Así pues, las atmósferas con baja concentración de oxígeno impiden la supervivencia de insectos en los productos agrícolas, evitan que en alimentos con alta actividad de agua se desarrollen bacterias y levaduras. Por otra parte, concentraciones iguales o menores al 0,1% no son adecuadas para el desarrollo de muchos mohos (Rooney, 1995).

4. Dióxido de carbono

En la respiración, los vegetales generan unas altas concentraciones de CO₂ que tendremos que controlar ya que pueden resultar tóxicas, así para el caso de manzanas y cítricos, entre otras frutas y hortalizas, concentraciones a partir del 5% pueden producir efectos tóxicos.

En un envase de productos hortofrutícolas tienen gran importancia las concentraciones de los gases y de la humedad si se pretende alargar la vida útil de los alimentos. Hay una tendencia al envasado en atmósfera modificada, lo que supone la reducción del oxígeno y el aumento del dióxido de carbono. Así, la calidad inicial del producto se conserva al mantener una alta humedad y la velocidad de la respiración aeróbica disminuye por aumentar la concentración de CO₂ y reducir la de O₂, con ello se reduce, además, el crecimiento microbiano y las reacciones enzimáticas aeróbicas. Interesa, no obstante, no alcanzar condiciones de anoxia por los efectos negativos que se generarían (Catalá, 1997). En el cuadro 2 se recogen unas recomendaciones sobre las condiciones óptimas para el envasado en atmósfera modificada para una serie de frutas y hortalizas.

Para mantener estas condiciones interesa que el material del envase sea más permeable a unas sustancias que a otras, o bien combinar su uso con absorbentes o emisores. Ver el cuadro 3 de coeficientes de permeabilidad para diferentes materiales plásticos. Actualmente están bastante extendidas las bolsas con perforaciones o microperforaciones que intensifican la permeabilidad necesaria para productos envasados con un alto nivel de respiración y al mismo tiempo previenen el desarrollo de condiciones anaeróbicas (Yam y Lee, 1995).

5. Carga microbiana

Las frutas y hortalizas procedentes del campo llegan a la central llenas de esporas y otros microorganismos que permanecerán en estado latente hasta que las condiciones de O₂, humedad, temperatura,... sean favorables para su desarrollo. Controlar las condiciones de almacenamiento es importante para mantener la calidad del producto y aumentar su vida útil. Además, podemos con el envasado actuar directamente sobre el crecimiento microbiano.

· Absorbentes de humedad: Se emplean para retener los líquidos que puedan desprenderse por exudación del producto envasado. Básicamente consisten en un polímero superabsorbente y granular (sales de poliacrilato, amidas modificadas o copolímeros de almidón) protegidos por dos capas de polietileno o polipropileno. Estos dispositivos se suelen colocar en las bandejas de comercialización de productos frescos, entre ellos los vegetales (Rooney, 1995).

· Plásticos con aditivos antivaho: Estos aditivos, del tipo de los etoxilatos no iónicos o monoglicéridos, presentan el grupo apolar unido al plástico y el polar en la interfase. Su función será reducir la tensión superficial del agua condensada en el interior del plástico haciendo que las gotas se unan y formen una película continua manteniendo la transparencia del envase (Rooney, 1995).

· Reguladores de humedad: Buscan disminuir la humedad relativa en el interior del envase controlando, así, el desarrollo microbiano. Generalmente en el mercado se utilizan sobres en los que la materia activa puede ser gel de sílice, óxido de calcio o algunas sales de cloruro sódico, existiendo también etiquetas con la misma función. A nivel de materiales de envasado que contengan compuestos absorbentes en su propia estructura tenemos como ejemplo el propilenglicol, sustancia absorbente protegida por dos capas de plástico (polivinilalcohol) muy permeables al vapor de agua (Fernández, 2000). En el cuadro 4 podemos ver unos ejemplos.

· Películas comestibles: Generalmente se utilizan en forma de ceras para evitar la deshidratación de frutas y hortalizas y mejorar la apariencia comercial. También se pueden utilizar películas mixtas a base de derivados de celulosa, gomas, gluten, almidón, combinados con sustancias lipídicas ya que éstas ofrecen una importante barrera a la humedad, pero pueden tener problemas de estabilidad (fundamentalmente fenómenos de oxidación), e influir en la textura y características organolépticas (Cuq et al., 1995; Fernández, 2000).

Para eliminar el etileno de la atmósfera que rodea al producto se utilizan sustancias con capacidad de ab-/adsorción. A nivel comercial destacan:

• permanganato potásico (KMnO₄) inmovilizado sobre sustrato mineral inerte como perlita, alumina, zeolita, carbón activo, gel de sílice, cristobalita. El KMnO₄ actúa oxidando el etileno a etilenglicol y éste a CO₂ y agua).
• metales catalizadores (paladio,...) sobre carbón activo, éste absorbe al etileno y el catalizador lo degrada (Zagory, 1995; Fenández, 2000)

· Bolsas o sobres: Es una de las formas que podemos encontrar en el mercado, los compuestos anteriores se presentan en el interior de bolsas que colocaremos en el interior del envase.

Bolsas absorvedoras de etileno

· Películas plásticas absorbedoras de etileno: En este caso el componente absorbente forma parte de la estructura de la película plástica o se disgregan sobre ella (Zagory, 1995). En el cuadro 5 se recogen una serie de ejemplos comerciales.

Como materia activa absorbente de oxígeno se suele utilizar: ácido ascórbico, sales de hierro o sistemas enzimáticos como la glucosa oxidasa/catalasa (Fernández, 2000).

· Bolsas o sobres: Los absorbedores de oxígeno están constituidos por sustancias fácilmente oxidables contenidas en pequeñas bolsas con capacidad de absorción de oxígeno variable, de los 5 a los 2000 ml. Estos dispositivos consiguen llegar a valores inferiores al 0,01% de oxigeno residual en el envase.

Como principales ventajas de este sistema destacan: fácil de usar, previene el crecimiento microbiano, evita el desarrollo de sabores, aromas y colores indeseables en el alimento, mantiene la calidad del producto sin usar aditivos, menores costes en equipos generadores de gases, así como en productos químicos para prevenir el daño por insectos. En cambio, su uso no es posible en alimentos líquidos.

Para ser efectivos, se han de utilizar con envases lo más impermeables posible al oxígeno siendo los de aluminio, EVOH (alcohol vinílico) y PVDC (policloruro de vinilideno), los más adecuados (Smith et al., 1995).

En el cuadro 6 podemos ver las principales compañías productoras de este tipo de absorbedores de oxígeno.

· Películas plásticas absorbedoras de oxígeno: Son plásticos formados por polímeros absorbentes o bien las moléculas activas se disuelven o disgregan en la lámina de envase, es decir, el material absorbente puede estar incluido en la estructura del sólido o disponerse como adhesivo, tinta, laca o esmalte. A diferencia de los dispositivos anteriores, las películas mantienen toda su superficie en contacto con el alimento a desoxigenar o para protegerlo de la entrada de oxígeno del exterior (Rooney, 1995)

· Películas comestibles: Son recubrimientos con permeabilidad selectiva a los gases lo que permite reducir la degradación de algunas frutas y hortalizas. Las mejores son de naturaleza proteica y las constituidas por polisacáridos (Cuq et al., 1995; Fernández, 2000).

Absorvedores de oxígeno

· Bolsas o sobres: Podemos encontrarnos con absorbedores de CO₂ donde la materia activa es hidróxido cálcico o carbón activo, o bien con emisores de CO₂ a base de bicarbonato sódico (Catalá y Gavara, 2001). Es interesante que los envases en los que sean utilizados la permeabilidad al dióxido de carbono sea mínima, para ello se suele utilizar PVDC (policloruro de vinilideno) (Fernández, 2000). A nivel comercial encontramos sobres con una doble función: emisores de CO₂ y absorbedores de O₂ (cuadro 7).

· Películas comestibles: Son recubrimientos con permeabilidad selectiva a los gases lo que permite reducir la degradación de algunas frutas y hortalizas. Interesa una alta permeabilidad al CO₂. Las más adecuadas están constituidas por proteínas y polisacáridos, con mayor permeabilidad al CO₂ que al O₂ (Cuq et al., 1995; Fernández, 2000).

Podemos hacer uso de compuestos con acción antimicrobiana: etanol, dióxido de azufre, dióxido de cloro, ácidos orgánicos, aceites esenciales, compuestos quelantes (EDTA), metales (plata), enzimas (glucosa oxidasa, muramidasa), bacteriocinas, antibióticos y fungicidas (Fernández, 2000). En cuanto a las distintas formas de presentación:

· Sobres: El etanol es un buen agente antimicrobiano resultando efectivo en forma de vapor. Bajas concentraciones de alcohol (5 – 20% v/v) demuestran tener una acción persistente sobre los microorganismos. Generalmente se presenta en sobres donde el etanol está adsorbido a gel de sílice liberándose gradualmente a través de las paredes del mismo cuya permeabilidad es selectiva. El uso de estos dispositivos debe acompañarse con plásticos de envase con impermeabilidad media / alta al etanol, permeabilidad menor a 2 g/m²/día (Smith et al., 1995). En el cuadro 8 se presentan los de generadores de etanol más usados. Ahora bien, en Europa no está autorizado su uso.

Otras sustancias con efecto antimicrobiano y que pueden presentarse en sobres son: dióxido de carbono y dióxido de azufre (Rooney, 1995)

· Películas plásticas antimicrobianas: Constituyen una técnica de gran potencial puesto que permiten una lenta liberación e incorporación al alimento de sustancias bactericidas o funguicidas perfectamente compatibles con los alimentos (Catalá y Gavara, 2001).

Algunas de las materias activas utilizadas como aditivos en películas plásticas con efecto antimicrobiano son: iones de plata (cuadro 9), ácidos orgánicos, enzimas (nisina, muramidasa) (Rooney, 1995).

· Películas antimicrobianas comestibles: Pueden aplicarse para controlar y modificar las condiciones superficiales, reduciendo algunas de las reacciones deteriorativas . El mantenimiento de la estabilidad microbiana puede obtenerse usando recubrimientos comestibles con acción antimicrobiana y combinarlos con refrigeración y atmósfera controlada. Para las frutas se suelen utilizar ceras con adición de ácido sórbico y sorbatos como antifúngicos (Cuq et al., 1995; Fernández, 2000).

El consumidor cada vez está más preocupado por la presencia de aditivos en los alimentos. Resulta de gran interés incorporar parte de ellos en los envases con lo que conseguimos que la liberación de los mismos al alimento se haga de forma gradual y que su contenido en el propio alimento se vea reducido (Rooney, 1995). Así, podemos incorporar aromas, edulcorantes, nutrientes, antioxidantes (BHT, vitamina E), enzimas.

Para el caso de los zumos de cítricos se pueden desarrollar sabores amargos debidos a la presencia de narangina (uno de los principales compuestos amargos en los cítricos encontrándose en el zumo en cantidad equivalente a cien partes por millón) y limonina. Se están estudiando envases de triacetato de celulosa y de papel acetilado que incorporen inmovilizada la enzima naringinasa. Cuando el zumo entra en contacto con el polímero, la enzima hidroliza los azúcares de la narangina y al mismo tiempo la limonina es absorbida por la película de éster de celulosa (Catalá y Gavara, 2001; Fernández, 2000; Hotchkiss, 2000).

Los indicadores tiempo - temperatura son una parte del desarrollo en envases activos que ofrecen al consumidor la información que éste requiere, como la estimación de la calidad, integridad y autenticidad del producto.

Existen dos tipos de dispositivos, aquellos que reflejan el efecto acumulativo de tiempo y temperatura por la exposición del producto a temperaturas superiores a un nivel crítico (indicadores tiempo-temperatura, TTI), y aquellos que informan si el producto ha sido sometido a temperaturas superiores o inferiores a un valor umbral (indicadores temperatura, TI).

Indicadores de tiempo-temperatura

Los indicadores de temperatura (TI) consisten en unas etiquetas adheridas al envase que informan de la historia térmica del producto basándose en distintos principios físico-químicos, tales como reacciones enzimáticas, fusión de compuestos, procesos de polimerización… (Fernández, 2000); reacciones que deben ser sensibles a las variaciones de temperatura gradual e irreversiblemente, siendo los dispositivos activos continuamente o de activación previa.

Los indicadores de tiempo y temperatura (TTI), a su vez, pueden clasificarse en indicadores de historia parcial que no responderán a menos que se sobrepase la temperatura umbral, y en indicadores de historia completa, que responderán independientemente de la temperatura crítica.

Además, existen una serie de características que se les exigen a los indicadores, tales como que sean fácilmente activables y de uso sencillo, deben presentar una respuesta exacta e irreversible, con correlación con el deterioro del producto y con la cadena de distribución de tiempo y temperatura.

Los sistemas indicadores tiempo-temperatura constituyen uno de los sistemas de envasado activo más extendidos actualmente, de hecho existen más de un centenar de patentes en el mercado, de las cuales un elevado porcentaje son europeas. Se han recogido en la cuadro 10 (Selman, 1995) algunas de las patentes más recientes que controlan la cadena de frío.

A continuación se enumeran y explican brevemente algunos tipos de etiquetas indicadoras presentes en el mercado, adjuntándose también la casa comercial o en su defecto el autor de la patente. (Selman, 1995).

Los termómetros graduados de Cristal Líquido pueden presentarse en diferentes formatos como etiquetas adhesivas (Avery Label Sistems ltd., Maidenhead, UK) o diseñadas para mostrar temperaturas seleccionadas como el Hemotemp II (Camlab,Cambridge, UK).

El indicador Freezewatch (PyMaH Corp., Flemington, NJ, USA) es, por el contrario, un simple indicador irreversible de temperatura, que al alcanzar una temperatura de - 4 ºC, el líquido contenido en una ampolla se descongela y moja el papel indicador.

Chillchecker (Termographic Measurements Ltd., Burton, UK) contiene un papel indicador separado de un reservorio poroso que contiene un compuesto coloreado; al ponerse en contacto por presión y alcanzarse la temperatura de descongelación se producirá la modificación del dispositivo.

Los indicadores 3M Monitormark (3M Packaging Systems, Bracknell, UK) son indicadores de historia parcial que consisten en papel secante donde hay incorporados productos químicos con un punto de fusión característico y un compuesto azul, y una guía por donde difundirán los productos químicos una vez alcanzado el punto de fusión; ambas partes del dispositivo están separadas por una película de poliéster que se quitará para activar el indicador.

Las etiquetas I Point (I Point A/B, Malmo, Suecia) (Selman, 1995) son indicadores de historia completa que muestran respuesta independientemente de la temperatura umbral. El dispositivo consiste en dos partes, una contiene una solución enzimática, la otra una sustancia lipídica y un indicador de pH. Para activarlo, se rompe la separación entre las partes y ambos compuestos se mezclan. Mientras la reacción tiene lugar, la sustancia lipídica se hidroliza y el cambio de pH se observa con una variación de color. La reacción es irreversible y será más rápida cuanto más se incremente la temperatura, y más lenta si ésta se reduce.

Las etiquetas Lifelines Fresh-Scan ( Lifelines Technology Inc., Morris Plains, USA) ofrecen también una historia completa independientemente de la temperatura umbral. Este sistema consiste en tres partes, indicador que contiene compuestos polímeros que cambian de color como resultado de una acumulación de exposición de temperatura, un microcomputador con banda óptica para leer el indicador, y un software para el análisis de datos.

Los indicadores Lifelines Fresh-Check (Lifelines Technology Inc., Morris Plains, USA) son etiquetas con un anillo central polimérico que, por acción de la temperatura, se oscurece, informando al consumidor de no consumir el producto.

Marupfroid (París, Francia) ha desarrollado una etiqueta de historia parcial basada en el punto de fusión del hielo. Se coloca dentro del envase y cuando el producto se descongela se observa externamente la respuesta del indicador que consiste en un cambio de color del mismo.

Oscar Mayer Foods Corp. (Madison, USA) ha desarrollado un indicador de frescura de los productos, basado en un dispositivo con un compuesto sensible a los cambios de pH.

Imago Industries (La Ciotat, Francia) ha lanzado su reutilizable marcador de temperatura, cuyo elemento principal es una aleación con memoria de forma, ya que "memoriza" dos formas distintas según temperaturas predeterminadas.

Una patente de Microtechnic (Alemania) utiliza la alineación de dos imanes como indicador de la descongelación de la comida congelada.

De los dispositivos citados anteriormente, los tres más importantes en la actualidad son: 3M Monitormark, las etiquetas I Point y Lifelines Fresh-Scan y Fresh-Check; las cuales han sido objeto de numerosos tests independientes de validación en diferentes alimentos y por distintos autores.

Fresh-Check

Además de las etiquetas indicadoras de temperatura, existen también indicadores de O₂ y CO₂, (Fernández, 2000) que tienen como objetivo controlar el correcto envasado de los productos, la existencia de fugas en el envasado aséptico o en las atmósferas modificadas. Estos dispositivos se basan, fundamentalmente, en reacciones químicas y/o enzimáticas que ocasionan un cambio de color en el indicador. El ejemplo típico de este tipo de indicadores es el Ageless Eye (Mitsubishi Gas Chemical, Japón), que acompañando al absorbente de oxígeno cambia de color en función de la concentración del gas en el interior del envase, será de color rosa si ésta es inferior al 0,1% y azul si la concentración supera el 0,5%. Su uso está más generalizado en Japón, sin embargo presentan el inconveniente de que pueden ofrecer una información errónea debido al consumo de oxígeno por parte de los microorganismos presentes en el producto, y enmascarar así la alteración del alimento envasado (Fernández, 2000).

Por otra parte, y también incluidos dentro de los indicadores de calidad/seguridad/tratamiento, se están desarrollando (actualmente en estudio) los indicadores de crecimiento microbiano, los cuales se basarían en la detección de distintos metabolitos volátiles como CO₂ , acetaldehído, amoníaco, alcoholes y ácidos grasos, así como en la indicación de cambios de pH debido a la presencia de microorganismos (Fernández, 2000).

Los productos refrigerados y congelados deben almacenarse a temperaturas adecuadas, las cuales además deben permanecer constantes. Sin embargo, existen ciertos puntos de la cadena de distribución en los que se alcanza la temperatura ambiente, periodos que deben ser lo más cortos posibles. Actualmente, la mayoría de los indicadores no responden rápidamente ante estos regímenes de temperatura. Además presentan otros inconvenientes como aquellos relacionados con la reproducibilidad, sensibilidad al abuso de temperatura durante tiempos cortos, la respuesta a la temperatura ambiente pero no necesariamente a la temperatura del alimento, y sus costes.

Por otra parte, cada indicador debería ir acompañado de una serie de aclaraciones para el productor, distribuidor... sobre cual es la temperatura umbral precisa, o la combinación tiempo-temperatura a la que responde el indicador, y así optimizar el uso del mismo. Además, este tipo de indicadores no deben suponer un riesgo para el consumidor en caso de ingestión... (Selman, 1995).

Debido a la gran importancia que los envases activos están cobrando en el mercado de los alimentos y en particular de las frutas y hortalizas, se están realizando un gran número de estudios al respecto. Se presenta una recopilación de proyectos, algunos de ellos en desarrollo y otros ya finalizados y publicados. Se adjunta, también, el centro encargado o en su defecto los autores del proyecto y su publicación (Cuadro 11).

Los envases activos despiertan un gran interés en la industria alimentaria y la prueba de ello radica en que se está produciendo actualmente un gran esfuerzo en el desarrollo e investigación de este tipo de envases. Los envases activos pueden ser vistos como la próxima generación en el envasado de alimentos.

Existen muchos ejemplos de envase activo pero no todos ellos han sido investigados, de hecho algunos de ellos puede que no lleguen a ser factibles. Puede que el área más activa sea la de los absorbedores de oxígeno. El oxígeno es el enemigo de muchos alimentos y se han llevado a cabo considerables esfuerzos para reducir el daño que éste produce en ellos (Hotchkiss, 2000). Los materiales utilizados en este sistema no son simples absorbentes de oxígeno, son interceptores y controladores del oxígeno.

Películas sensibles que detectan la presencia de microorganismos en las superficies están siendo desarrolladas para ser utilizadas como sensores e indicadores del crecimiento microbiano. Este es un ejemplo de lo que se denomina "antimicrobial packaging" el cual se incluye en lo que denominamos envase activo. El "antimicrobial packaging" es una de las áreas en las que se está investigando actualmente en el mundo, algo que es debido a los múltiples usos que puede generar. Algunos de los potenciales usos de este área están en las superficies de contacto con los alimentos. Éstas superficies pueden ser revestidas con películas que actúan contra la E. coli de manera que se puede reducir la contaminación de los alimentos (Hotchkiss, 2000). Este tipo de películas se pueden usar también en las superficies de la maquinaria utilizada en industrias alimentarias.

La aplicación del envase activo parece estar limitada solamente por la imaginación, de hecho existen multitud de ideas, pero sólo existen unos pocos ejemplos comerciales. Pese a esto se puede afirmar que el uso del envase activo tiene un gran futuro en la industria alimentaria. Como ejemplo de este futuro cabe destacar el uso de este tipo de envases en Japón, mercado en el cual existen una gran variedad de productos alimentarios que usan envases activos.

Actualmente no existe ninguna legislación europea ni española sobre envases activos como tal. Les son aplicables la legislación general sobre materiales pliméricos en contacto con alimentos.

En la actualidad, existe un proyecto europeo liderado por el TNO de Holanda trabajando en aspectos sanitarios y legislativos sobre el tema, que podrá ser la base para una futura legislación.

Catalá, R. (1997). La importancia del envasado en la comercialización de frutas y hortalizas. URL: http://www.horticom.com/fitech2/ponencia/rcatala.html

Catalá, R.; Gavara, R. (2001). Nuevos envases. De la protección pasiva a la defensa activa de los alimentos envasados. Arbor CLXVIII, 661: 109-127.

Cuq, B.; Gontard, N.; Guilbert, S. (1995). Edible films and coatings as active layers. En Rooney, M.L. (Ed.): Active Food Packaging. London: Blackie Academic & Professional, 111-135.

Fernández, M. (2000). Revisión: Envasado activo de los alimentos. Food Science and Technology International, 6 (2): 97-108.

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Cuadro 1. Ejemplos de sistemas de envases activos.

(Fuente: Fernández, 2000)