Uso de sustancias antimicrobianas naturales en combinación con compuestos estabilizadores de la calidad para controlar microorganismos patógenos y extender la vida útil de las frutas frescas cortadas
- Autores: Rosa M. Raybaudi Massilia
- Directores de la Tesis: Olga Martín Belloso
- Lectura: En la Universitat de Lleida ( España ) en 2008
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El consum de fruites fresques tallades i sucs de fruites no pasteuritzats sha incrementat significativament en els darrers anys degut a la creixent demanda de productes sans de baix contingut calòric i característiques similars a les del producte fresc. Tot i això, aquests productes poden contaminar-se amb microorganismes patògens o deterioratius per una inadequada manipulació o emmagatzematge, donant lloc a riscs de malalties microbianes i deteriorament del producte. De fet, el nombre de brots i casos de malalties causades pel consum daquests productes ha augmentat notablement, motiu pel qual lús de composts naturals que garanteixin la seguretat i qualitat de les fruites fresques tallades i sucs de fruites no pasteuritzats ha augmentat. Lobjectiu principal daquesta recerca ha estat avaluar lefectivitat de diferents antimicrobians per a controlar microorganismes patògens tals com Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis i Escherichia coli O157:H7 i allargar la vida útil de fruites fresques tallades. Inicialment les concentracions mínimes inhibitòries (CMI) i bactericides (CMB) dàcid màlic i diferents olis essencials (EOs) i els seus compostos actius van ser determinats en sucs de poma, pera i meló. Després aquestes substàncies han estat aplicades en combinació amb composts estabilitzadors de la qualitat directament per immersió o indirectament a través de recobriments comestibles a base dalginat a pomes, peres i melons frescs tallats per a garantir la seva seguretat i qualitat. Els sucs de poma, pera i meló van ser inhibitoris per a L. monocytogenes, S. Enteritidis i E. coli O157:H7 a 5ºC, no obstant a 20 i 35ºC concentracions mínimes dàcid màlic de 0,2% per a L. monocytogenes i S.
Enteritidis i 0,4% per a E. coli O157:H7 van ser requerides per a inhibir els seus creixements en suc de meló. En general, concentracions dàcid màlic de 2% en sucs de poma i pera i de 2,5% en suc de meló van ser requerits per a reduir les poblacions de L. monocytogenes, S. Enteritidis i E. coli O157:H7 en més de 5 cicles log a 5ºC, mentre a 20 i 35ºC concentracions més baixes van ser suficients per a aconseguir aquest efecte. Daltra banda, els olis essencials de canyella, clan, herba de llimona i palmarosa així com també els seus compostos actius van mostrar activitat antimicrobiana sobre els microorganismes patogènics però en diferents graus. Així lefectivitat daquestes substàncies va dependre del tipus de microorganismes, tipus de suc i concentració de la substància. Una combinació dàcid màlic al 2,5%, Nacetil- L-cisteina a l1% glutatione a l1% i lactat de calci a l1% aplicada per immersió va reduir les poblacions de L. monocytogenes i S. Enteritidis inoculades en pomes i peres fresques tallades en més de 5 cicles log el mateix dia de la preparació de les mostres (t = 0 dies), mentre que la població de E. coli O157:H7 va mostrar una major àcid-resistència, aconseguint aquesta reducció a partir dels 3 i 14 dies en aquestes fruites respectivament. A més a més, aquesta combinació de substàncies va originar una disminució en la tasa de creixement i una prolongació de la fase lag de les poblacions daerobis mesòfils, psicròfils i floridures i llevadures, allargant la vida útil des dun punt de vista microbiològic fins a 23 dies en peces de poma i per més de 30 dies en peces de pera. Així mateix, un menor consum dO2 i una menor producció de CO2, etilé i etanol, com també un millor manteniment de la textura i el color foren aconseguits amb lús daquesta combinació de substàncies, aconseguint així un allargament de la vida útil fisicoquímica. Daltra banda, la incorporació dàcid màlic junt amb composts estabilitzadors de la qualitat en recobriment comestibles a base dalginat va ser efectiva per a reduir les poblacions dE. coli O157:H7 i S. Enteritidis inoculades en peces de poma i meló així com també per a inhibir el creixement de la flora nativa, tot i això un major efecte sobre aquells microorganismes es va aconseguir quan ambdós àcids màlic i EOs o els seus principals composts actius van ser incorporats en els recobriments, mostrant ser loli essencial dherba de llimona la substància antimicrobiana més efectiva. Aquest efecte antimicrobià fou a més a més potenciat amb laugment de les concentracions dEOs. Una extensió de la vida útil microbiològica de peces de poma i meló fou també aconseguida amb la incorporació daquestes substàncies, no obstant algunes característiques fisicoquímiques i sensorials de les fruites com textura, color, olor i gust van ser afectades. Els resultats demostraven que lús dantimicrobians naturals per immersió o a través de la seva incorporació en recobriments comestibles a base dalginat és una bona alternativa per a garantir la seguretat i qualitat de fruites fresques tallades.
Resumen El consumo de frutas frescas cortadas y zumos de frutas no pasteurizados ha incrementado significativamente en los últimos años debido a la creciente demanda de productos sanos con bajo contenido calórico y características similares a las del producto fresco. No obstante, estos productos pueden contaminarse con microorganismos patógenos o deteriorativos por una inapropiada manipulación o almacenamiento, dando lugar a riesgos de enfermedades microbianas y deterioro del producto. De hecho, el número de brotes y casos de enfermedades causadas por consumo de esos productos ha aumentado notablemente, razón por la cual el uso de compuestos naturales que garanticen la inocuidad y calidad de las frutas frescas cortadas y zumos de frutas no pasteurizados ha aumentado. El objetivo principal de esta investigación fue evaluar la efectividad de diferentes antimicrobianos para controlar microorganismos patógenos tales como Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis y Escherichia coli O157:H7 y extender la vida útil de frutas frescas cortadas. Primeramente se determinaron las concentraciones mínimas inhibitorias (CMI) y bactericidas (CMB) de ácido málico y diferentes aceites esenciales (EOs) y sus compuestos activos en zumos de manzana, pera y melón.
Después, esas sustancias fueron aplicadas en combinación con compuestos estabilizadores de la calidad directamente por inmersión o indirectamente a través de recubrimientos comestibles a base de alginato a manzanas, peras y melones frescos cortados para garantizar su inocuidad y calidad. Los zumos de manzana, pera y melón fueron inhibitorios para L. monocytogenes, S. Enteritidis y E. coli O157:H7 a 5ºC, sin embargo a 20 y 35ºC, se necesitaron concentraciones mínimas de ácido málico de 0,2% para L. monocytogenes y S. Enteritidis y 0,4% para E. coli O157:H7 para inhibir su crecimiento en zumo de melón. En general, concentraciones de ácido málico de 2% en zumos de manzana y pera y 2,5% en zumo de melón fueron requeridas para reducir las poblaciones de L. monocytogenes, S. Enteritidis y E. coli O157:H7 en más de 5 ciclos log a 5ºC, mientras a 20 y 35ºC concentraciones más bajas fueron suficientes para alcanzar ese efecto. Por otra parte, los aceites esenciales de canela, clavo, hierba de limón y palmarosa así como también sus compuestos activos mostraron actividad antimicrobiana sobre los microorganismos patogénicos pero en diferentes grados. Así la efectividad de esas sustancias dependió del tipo de microorganismo, tipo de zumo y concentración de la sustancia. Una combinación de ácido málico al 2,5%, N-acetíl-L-cisteína al 1% glutatione al 1% y lactato de calcio al 1% aplicada por inmersión redujo las poblaciones de L.
monocytogenes y S. Enteritidis inoculadas en manzanas y peras frescas cortadas en más de 5 ciclos log el mismo día de la preparación de las muestras (t = 0 días), mientras que la población de E. coli O157:H7 mostró una mayor ácido-resistencia, alcanzando esa reducción a partir de los 3 y 14 días en esas frutas respectivamente.
Además esa combinación de sustancias causó una disminución en la tasa de crecimiento y una prolongación de la fase lag de las poblaciones de aerobios mesófilos, psicrófilos y mohos y levaduras, extendiendo la vida útil desde un punto de vista microbiológico hasta 23 días en piezas de manzanas y por más de 30 días en piezas de peras. Así mismo, un menor consumo de O2 y una menor producción de CO2, etileno y etanol, así como también un mejor mantenimiento de la textura y el color fueron logradas con el uso de esa combinación de sustancias, alcanzándose así una extensión de la vida útil fisicoquímica. Por otra parte la incorporación de ácido málico junto con compuestos estabilizadores de la calidad en recubrimientos comestibles a base de alginato fue efectiva para reducir las poblaciones de E. coli O157:H7 y S. Enteritidis inoculadas en piezas de manzana y melón así como también para inhibir el crecimiento de la flora nativa, sin embargo un mayor efecto sobre esos microorganismos fue logrado cuando ambos ácido málico y EOs o sus principales compuestos activos fueron incorporados en los recubrimientos, mostrando ser el aceite esencial de hierba de limón la sustancia antimicrobiana más efectiva. Este efecto antimicrobiano fue además potenciado con el aumento de las concentraciones de EOs. Una extensión de la vida útil microbiológica de piezas de manzana y melón también fue alcanzada con la incorporación de estas sustancias, sin embargo algunas características fisicoquímicas y sensoriales de las frutas como textura, color, olor y sabor fueron afectadas. Los resultados demostraron que el uso de antimicrobianos naturales por inmersión o a través de su incorporación en recubrimientos comestibles a base de alginato es una buena alternativa para garantizar la inocuidad y calidad de frutas frescas cortadas.
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The consumption of fresh-cut fruits and unpasteurized juices has substantially risen over the last years mostly due to the increasing demand of healthy food with low caloric contents and fresh-like characteristics. Nonetheless, those products can contaminate with pathogenic and deteriorative microorganisms as a consequence of inappropriate manipulation and storage conditions, resulting in risks of microbial diseases and spoilage of the product. In fact, the number of outbreaks and cases of illness caused by consumption of fresh-cut fruits and unpasteurized juices has notably increased reason by which, the use of natural compounds that assure the safety and quality of fresh-cut fruits and unpasteurized fruit juices has increased. To evaluate the effectiveness of different antimicrobials to control pathogenic microorganisms such as Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis and Escherichia coli O157:H7 and extend the shelf-life of fresh-cut fruits was the main objective of this research. Minimal inhibitory (MIC) and bactericidal concentrations (MBC) of malic acid and essential oils (EOs) and their active compounds against those pathogens were firstly determined in apple, pear and melon juices. Then, those substances were applied in combination with quality stabilizing compounds directly by dipping treatments or indirectly through the alginate-based edible coatings to fresh-cut apple, pear and melon to assure their safety and quality. Apple, pear and melon juices were inhibitory for L.
monocytogenes, S. Enteritidis and E. coli O157:H7 at 5ºC, however at 20 and 35ºC minimal concentrations of 0.2% of malic acid for L. monocytogenes and S.
Enteritidis and 0.4% for E. coli O157:H7 were required to inhibit their growth in melon juice. In general, concentrations of malic acid of 2% in apple and pear juices and 2.5% in melon juice were necessary to reduce more than 5 log cycles of L.
monocytogenes, S. Enteritidis and E. coli O157:H7 at 5ºC, whereas at 20 and 35ºC lower concentrations were enough to reach that effect. On the other hand, EOs of cinnamon, clove, lemongrass and palmarosa as well as their active compounds showed antimicrobial activity over pathogenic microorganisms but in different grade. Thus, the effectiveness of those substances depended on the microorganism type, kind of juice and concentration of the substance, thus resulting, the essential oil of lemongrass the substance more effective to inactivate those microorganisms. A combination of 2.5% D-L malic acid, 1% N-acetyl-L-cysteine, 1% glutathione and 1% calcium lactate applied through dipping treatment reduced the populations of L.
monocytogenes and S. Enteritidis inoculated in fresh-cut apples and pears in more than 5 log cycles the same day of sample preparation (t = 0 days), whereas the population of E. coli O157:H7 showed a higher acid-resistance, reaching that reduction from 3 and 14 days in those fruits respectively. In addition, that combination provoked a decrease of the growth rate and prolonged the lag phase of mesophilic aerobic, psychrophilic and yeast and molds populations, extending the shelf-life from a point of view microbiological until 23 days in apple pieces and by more than 30 days in fresh-cut pears. Likewise, a lower consumption of O2 and a lower production of CO2, ethylene and ethanol, as well as a better maintenance of the firmness and color were achieved with the use of that substances combination, thus reaching a physicochemical shelf-life extension. On the other hand, the incorporation of malic acid with quality stabilizing compounds into alginate-based edible coatings was effective to reduce the populations of E.coli O157:H7 and S.
Enteritidis inoculated in apple and melon pieces as well as to inhibit the native flora growth. However, a higher effect over those microorganisms was achieved when both malic acid and EOs or their main active compounds were added into coatings, showing the essential oil of lemongrass to be the most effective antimicrobial substance. That antimicrobial effect was also intensified with the increase of the EOs concentrations. An extension of the microbiological shelf-life of apple and melon pieces was also reached with the incorporation of those substances.
Nonetheless, some physicochemical and sensory characteristics of the fruits such as firmness, color, flavour and taste were affected. The results demonstrated that the use of natural antimicrobials by immersion or through their incorporation into alginate-based edible coatings is a good alternative to assure the safety and quality of the fresh-cut fruits.
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