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«El contable debe conocer los datos de estabilidad para establecer y justificar los gastos en posibles modificaciones de las técnicas de procesamiento, el coste de las premezclas de nutrientes, etc.

«El nutricionista debe conocer los datos de estabilidad para evaluar las opciones y, en última instancia, el suministro de nutrientes a los consumidores.La estabilidad de los nutrientes se ve afectada por factores físicos y químicos. En la figura 1 puede verse una amplia gama de factores físicos y químicos que influyen en la estabilidad de los nutrientes. Aunque son muchos los factores que pueden causar una grave degradación de los nutrientes, se pueden desarrollar medidas para minimizar las pérdidas aplicando la tecnología adecuada, que incluye la aplicación de una capa protectora para cada nutriente, la adición de antioxidantes, el control de la temperatura, la humedad y el pH, y la protección del aire, la luz y los metales incompatibles durante el procesamiento y el almacenamiento. En este artículo, se discutirán varios medios para reducir la magnitud de la degradación, especialmente con respecto a la vitamina A, el yodo y el hierro.

Vitamina A

La vitamina A es un micronutriente crítico, esencial para la visión nocturna y para el mantenimiento de la integridad de la piel y las mucosas. Un signo temprano de la deficiencia de vitamina A es la ceguera nocturna. Una carencia grave de vitamina A puede provocar ceguera permanente. La carencia de vitamina A sigue siendo un importante problema nutricional en Indonesia, así como en muchas otras partes del mundo. Los principales programas de intervención contra la carencia de vitamina A administrados por el gobierno indonesio son la educación nutricional, la distribución de cápsulas de vitamina A y el enriquecimiento de determinados alimentos de amplio consumo.

El enriquecimiento de los alimentos con vitamina A ha demostrado ser una estrategia muy prometedora. Un proyecto piloto de enriquecimiento de la vitamina A con glutamato monosódico (GMS) en tres provincias ha permitido reducir la prevalencia de la carencia de vitamina A. Otros alimentos, como el aceite de palma y los fideos, también se han considerado portadores de vitamina A.

La vitamina A se presenta en muchas formas, como el retinol (alcohol), el retinal (aldehído), el acetato de retinilo o el palmitato de retinilo (ésteres), y los acarotenoides provitamina (b-caroteno, a-caroteno, etc.). La vitamina A es relativamente inestable en condiciones normales de almacenamiento, sobre todo en ambientes adversos. La inestabilidad se debe principalmente a su estructura química, que contiene muchos dobles enlaces susceptibles de degradación (fig. 2).

Para minimizar la degradación de la vitamina A, se han introducido varios enfoques. Dado que la vitamina A es sensible al oxígeno atmosférico (la forma alcohólica de la vitamina A es menos estable que los ésteres), normalmente está disponible comercialmente como una preparación protegida por un recubrimiento que incluye antioxidante(s). Según Murphy, sólo ha habido un proveedor importante de vitamina A (como palmitato o acetato de retinilo) para el enriquecimiento de alimentos, Hoffman-La Roche de Suiza. La Tabla 1 enumera las principales formulaciones que están o han estado disponibles.

Los antioxidantes que pueden añadirse a las premezclas de vitamina A son el butilhidroxianisol (BHA), el hidroxitolueno butilado (BHT) y los a-tocoferoles (vitamina E). El uso de la vitamina E como antioxidante es cada vez más popular. Los metales traza (especialmente el hierro y el cobre) y la luz ultravioleta aceleran la degradación de la vitamina A. La estabilidad de la vitamina A también se ve afectada por la acidez. Por debajo de un pH de 5,0, la vitamina A es muy inestable.

Hierro y yodo

La carencia de hierro es el problema nutricional más extendido en el mundo. En Indonesia, la prevalencia de la anemia entre las mujeres embarazadas, los niños menores de cinco años y las trabajadoras es del 64%, el 55% y el 30%, respectivamente.La carencia de hierro tiene efectos adversos sobre la resistencia a las infecciones, la morbilidad y la mortalidad por enfermedades infecciosas, los procesos de aprendizaje, el comportamiento, la condición física y la productividad.

Un factor importante que debe evaluarse cuidadosamente en la preparación de premezclas minerales (como ingredientes para el enriquecimiento de alimentos) es el tipo de sal que se va a enriquecer. El hierro suele suministrarse en forma de fosfato férrico, pirofosfato férrico, pirofosfato sódico férrico, gluconato ferroso, lactato ferroso, sulfato ferroso o hierro reducido (tabla 2), mientras que el yodo suele suministrarse en forma de yoduro o yodato potásico.

FIG. 1. Factores que influyen en la estabilidad de los nutrientes
FIG. 2. Estructura química del alcohol de la vitaminaA y del b-caroteno

Tabla 1. Preparaciones comerciales de vitamina A disponibles enHoffman-.La Roche

250 SD

Emulsión de RP

Hojas de té

Tipo		Ingredientes	Aplicación alimentaria	250 CWS	Palmitato de retinol, acacia, azúcar, almidón alimentario modificado, BHT, BHA, benzoato de sodio, a-tocoferol	Leche en polvo sin grasa, alimentos deshidratados, cereales secos, bebidas en polvo que deben reconstituirse antes de su uso	250 S	Palmitato de retinol, gelatina, almidón alimentario modificado con sorbitol, citrato de sodio, jarabe de maíz, ácido ascórbico, aceite de coco, BHT, a-tocoferol, dióxido de silicona, BHA	Mezcla seca y productos lácteos fluidos
Palmitato de retinilo, acacia, lactosa, aceite de coco, BHT, benzoato de sodio, ácido sórbico, dióxido de silicio, BHA		Alimentos y productos horneados, copos de patata deshidratados, leche seca
500		Palmitato de retinilo, gelatina, azúcar invertido, fosfato tricálcico,BHT, BHA, benzoato de sodio, ácido sórbico, bisulfito de sodio	Mezcla seca y productos lácteos fluidos	Sacarosa – emulsión de palmitato de retinilo en agua
Aceite		Palmitato de retinilo, BHA, BHT	Nada

TABLA 2. Fuentes de hierro seleccionadas utilizadas actualmente en la fortificación de alimentos

Fosfato férrico

250

150

170

d

Lactato ferroso

380

Fuente: ref. 4.

a. RBV denota el valor biológico relativo. Los deficientes de hierro se curan de la deficiencia de hierro alimentándolos con una muestra de hierro de prueba o con una dosis de areferencia de sulfato ferroso. La curación se mide por la repleción de hemoglobina o del volumen de células empaquetadas en la sangre de las ratas, y la biodisponibilidad de las muestras se reporta contra un valor de 100 para el sulfato ferroso. Así, cualquier muestra de hierro que esté menos disponible que el sulfato ferroso tendrá una RBV inferior a 100.

b. El ortofosfato férrico contiene de una a cuatro moléculas de hidratación.

c. Las estructuras precisas de las sales de hierro son inciertas.

Los siguientes factores químicos y físicos deben comprobarse exhaustivamente en la formulación para el enriquecimiento de alimentos, especialmente para el hierro:

» Solubilidad: las sales ferrosas son más solubles que las sales férricas.

» Estado oxidativo: las sales ferrosas pueden ser utilizadas de forma más eficiente que las sales férricas; sin embargo, las sales ferrosas son también más reactivas en los sistemas alimentarios.

» Capacidad de formar complejos: el hierro férrico suele tener una mayor tendencia a formar complejos que el hierro ferroso; la formación de complejos reducirá en gran medida la biodisponibilidad del hierro.

En la preparación del hierro como ingrediente para la fortificación de alimentos, es necesario explorar la posibilidad de que el hierro reaccione o se asocie con otros nutrientes. La presencia de iones metálicos (como el hierro) puede tener un efecto perjudicial en la calidad si no se toman las medidas adecuadas. Se ha demostrado que el hierro acelera la degradación de las vitaminas (especialmente las vitaminas A y C y la tiamina), cataliza el enranciamiento oxidativo de los aceites y las grasas y produce cambios indeseables (color, sabores extraños, etc.)

Efecto del procesado en la estabilidad de los nutrientes añadidos

La estabilidad de los nutrientes se ve afectada por muchos factores químicos y físicos (fig. 1). En consecuencia, los parámetros de procesamiento deben ser seleccionados y controlados durante el procesamiento de los alimentos enriquecidos para minimizar las pérdidas de nutrientes.

En comparación con las vitaminas, los minerales (hierro y yodo) son muy estables en condiciones extremas de procesado. El principal mecanismo de pérdida de minerales es la lixiviación de materiales solubles en agua. La vitamina A, en cambio, es muy lábil en el entorno de procesamiento. La figura 3 ilustra las posibilidades de degradación de la vitamina A (especialmente en su forma provitaminada b-caroteno). Borenstain y Ottaway han informado de que la vitamina A (y también el b-caroteno) añadida a los alimentos es sensible al daño oxidativo. En forma de retinol, la vitamina A es más lábil que su forma de éster; por esta razón, los ésteres de vitamina A se utilizan normalmente para el enriquecimiento de alimentos, como se ilustra en la lista de la tabla 1.

La tabla 3 muestra la estabilidad de la vitamina A en el zumo de naranja pasteurizado y suplementado con multivitaminas. La vitamina A se degradó ligeramente durante los dos primeros meses de almacenamiento. La actividad de la vitamina A fue mucho más estable cuando la vitamina se añadió como b-caroteno.

La estabilidad de la vitamina A también se ve muy afectada por el pH. A un pH inferior a 5, la vitamina A es susceptible de oxidarse. A un pH bajo, la vitamina A tiende a isomerizarse de la configuración trans a la cis, lo que supone una menor actividad vitamínica. El problema del pH bajo se encuentra especialmente durante el procesamiento de los zumos. Los zumos de frutas suelen tener un pH bajo (alrededor de 3,0). Para compensar el bajo pH, se puede utilizar la carbonatación, que expulsa el oxígeno, para estabilizar la vitamina A.

Tabla 3. Degradación de la vitamina A durante el procesamiento y almacenamiento del zumo de naranja pasteurizado con suplementos multivitamínicos

FIG. 3. Vía de degradación delb-caroteno

Efecto del tratamiento a altas temperaturas sobre la estabilidad de los nutrientes (vitaminas)

Dado que pueden utilizarse altas temperaturas en la fabricación de alimentos fortificados, deben tomarse medidas para minimizar las pérdidas por termodegradación. El secado es un método de procesamiento que utiliza altas temperaturas, y tiene muchas aplicaciones en la fabricación de alimentos enriquecidos. El secado suele realizarse utilizando varias combinaciones de tiempo y temperatura, como por ejemplo de 9 a 12 horas a 50°C, de 2 a 3 horas a 95°C, o de 2 a 5 segundos a 140°C. Para minimizar las pérdidas de nutrientes, es deseable utilizar combinaciones más bajas de tiempo y temperatura, lo que puede lograrse aumentando la superficie o reduciendo la presión durante el proceso de secado.

El secado al horno es el método más común. Los productos de pasta, por ejemplo, pueden secarse en un horno durante 9 a 12 horas a 50°C o durante 2 a 3 horas a 95°C. O’Brien y Roberton informaron de que el b-caroteno era más estable que la forma de éster de la vitamina A durante el secado al horno. Durante el procesamiento de los macarrones, el secado al horno durante 9 a 12 horas a 50°C dio lugar a una pérdida del 14% de la vitamina A. Sin embargo, el mismo tratamiento causó la pérdida de sólo aproximadamente el 5% del b-caroteno. Además, el secado de 3 a 5 horas a 95°C causó la destrucción del 23% de la vitamina A pero sólo el 8% del b-caroteno.

El secado en tambor se utiliza a menudo para la fabricación de alimentos enriquecidos en polvo. La ventaja del secado en tambor sobre el secado en horno convencional es que se pueden utilizar temperaturas más altas con un tiempo de procesamiento de sólo 2 a 30 segundos. La combinación de alta temperatura y corto tiempo (HTST) maximiza la retención de nutrientes.

Además, el secador de tambor suele utilizarse para alimentos líquidos. Por lo tanto, el material puede alcanzar una temperatura muy alta al formar una película sobre la superficie del tambor. La formación de esta película durante el secado puede ofrecer cierta protección a los nutrientes contra el daño oxidativo, especialmente en comparación con procesos HTST similares, como el proceso de extrusión. La Tabla 4 muestra que la retención de nutrientes es mucho mejor durante el secado en tambor/rodillo que durante el proceso de extrusión debido a la formación de la película.

El secado por pulverización es otra técnica que puede utilizarse para fabricar alimentos enriquecidos. Además de las combinaciones de tiempo y temperatura, es necesario aplicar otras medidas para evitar o minimizar el contacto de los productos alimentarios pulverizados con el oxígeno. Durante el secado por pulverización, se introduce una fina pulverización de alimentos en la cámara de secado, donde se encuentra con una corriente de aire caliente que produce un secado rápido. El proceso de pulverización aumenta en gran medida el contacto de los alimentos con el oxígeno, lo que acelera el daño oxidativo.

Se han introducido varias formas de minimizar el daño oxidativo, incluyendo la adición de antioxidantes y la aplicación de materiales de recubrimiento y encapsulado. El material de recubrimiento puede aplicarse utilizando sacarosa en una formulación de materia prima. Johnson et al. demostraron que era necesario un recubrimiento que contuviera al menos un 10% de sacarosa para ofrecer una buena protección contra el ataque oxidativo durante el secado por pulverización. También señalaron que, si es posible, es deseable añadir entre un 15% y un 20% de sacarosa a la formulación de la materia prima, ya que ofrece una mayor protección contra la oxidación.

Tabla 4. Pérdidas de vitaminas: extrusión frente a secado con rodillo

Fuente: ref. 8.

Para minimizar el deterioro causado por la oxidación durante el secado, se pueden añadir nutrientes después del secado. Esto se ha hecho en el enriquecimiento de la leche,en el que se utilizaron premezclas secas que contenían el nutriente en el nivel deseado.Este proceso (fig. 4) es relativamente sencillo y eficiente, pero requiere un equipo de extramixing.

Otra operación de procesamiento de alimentos que utiliza altas temperaturas es el proceso de extrusión. La extrusión es muy popular para la fabricación de aperitivos y cereales de desayuno listos para consumir. La extrusión tiene varias ventajas sobre otros métodos, ya que es un proceso muy versátil que incluye varias operaciones a la vez: mezcla, cocción y formación. Varios parámetros son importantes para determinar la calidad del producto final, entre ellos la temperatura (de 100° a 140°C o más), el contenido de humedad, el sistema de recubrimiento y el oxígeno, así como otros parámetros característicos del proceso de extrusión, como la presión, el rendimiento, la velocidad (rpm) del tornillo y el diámetro de la matriz. Si es posible, la fortificación debe hacerse durante el proceso final para maximizar la retención de nutrientes. En esta fase, la fortificación puede llevarse a cabo durante la aplicación del sabor.

FIG. 4. Fortificación de la leche deshidratada por pulverización con vitaminas

Estabilidad de los nutrientes y etiquetado adecuado

La mayor concienciación de los consumidores sobre la alimentación saludable ha obligado a los productores de alimentos a revelar información sobre la composición de sus productos en la etiqueta. En el caso de los alimentos enriquecidos, la cantidad de nutrientes añadidos declarada en la etiqueta es muy importante.

Para cumplir con las declaraciones de la etiqueta dentro de una vida útil realista, los fabricantes deben estudiar a fondo el comportamiento y la cinética de la degradación de los nutrientes. Para hacer afirmaciones correctas sobre el contenido de nutrientes de un producto en su etiqueta, la cantidad de nutrientes añadidos debe ser realmente mayor que la cantidad declarada en la etiqueta. La diferencia entre los niveles formulados y los declarados se conoce como exceso. Exceso = (cantidad de nutriente presente en el producto – cantidad declarada en la etiqueta) / cantidad declarada en la etiqueta × 100.

El exceso variará en función de la estabilidad inherente de los nutrientes, de las condiciones de preparación y envasado del alimento y de la vida útil prevista del producto. Así, los nutrientes más lábiles o inestables, como la vitamina A, suelen requerir sobredosis elevadas. El cuadro 5 muestra ejemplos de sobredosis de vitamina A utilizados en tres productos diferentes. Un exceso del 25% significa que si la cantidad declarada de vitamina A es, por ejemplo, de 20 mg por gramo de producto, entonces el nivel de entrada o la cantidad de nutriente en la formulación debería ser de 25 mg por gramo de producto.

La vida útil y la cantidad declarada de un nutriente en la etiqueta (basada en la cantidad del nutriente que queda al final de la vida útil de un producto) pueden determinarse mediante varios métodos, uno de los cuales es el método de Arrhenius descrito por Labuza y Riboh .

La cinética de la degradación de nutrientes puede ser modelada como cinética de orden cero o de primer orden . Utilizando un modelo cinético simple, podemos predecir la vida útil y los excesos de un nutriente en particular. La tabla 6 compara las pérdidas de nutrientes predichas por el modelo de Arrhenius con las cantidades reales perdidas.

Otro aspecto del etiquetado de los alimentos enriquecidos es la declaración de nutrientes. En el Reino Unido, por ejemplo, si se declara en la etiqueta que un alimento es una fuente «rica» o «excelente» de una vitamina o un mineral concreto, la ración diaria de alimento (descrita como «la cantidad de alimento que puede esperarse razonablemente que se consuma en un día») debe contener al menos la mitad de la ración dietética recomendada (RDA) para ese nutriente. Para conocer los requisitos de otros países, deben consultarse las leyes y reglamentos alimentarios específicos.

Tabla 5. Exceso de vitamina A en tres productos

Compuesto		Otro nombre común		Fórmula		Contenido de hierro en g de hierro. Contenido de hierro (g/kg)		RBVa
Ortofosfato férrico	FePO4×xH2Ob	280	3-46
Pirofosfato férrico	Pirofosfato de hierro	Pirofosfato de hierro Fe4(P2O7)3×9H2O	45
Pirofosfato sódico férrico		Pirofosfato sódico de hierro		FeNaP2O3×2H2O	14
Citrato de amonio férrico		FexNH3(C6H8O7)x	107
Fumarato ferroso		Fe(C4H2O4)	330		95
Gluconato de hierro			Fe(C6H12O7)Xc		120	97
	Fe(C3H5O3)2×3H2O	–
Sulfato ferroso			FeSO4×7H2O		320		100C
Hierro		Hierro elemental, ferrum reductum, hierro metálico Fe	1,000
Hierro reducido, Proceso de H2 o CO		Fe		. 960	34
Hierro reducido, electrolítico		Fe	970	50
Hierro reducido, carbonilo		Fe	980	67

Producto		Vida útil (mo)		Promedio (%)		Bebida en polvo fortificada a base de lechede leche en polvo	12	25
Barra fortificada sustitutiva de comidas	12		45 .
Comprimido multivitamínico		30		. 60

Conclusión

La fortificación de alimentos es un programa de intervención nutricional con una población objetivo específicamente definida, y su eficacia se mide en función de si los alimentos enriquecidos son aceptados, comprados y consumidos por esa población. El éxito de un programa de enriquecimiento de alimentos se mide por la mejora o no del estado nutricional y de salud de la población objetivo. Por lo tanto, en el desarrollo de un programa de enriquecimiento de alimentos deben evaluarse cuidadosamente varios aspectos importantes, como la determinación de la estabilidad de los nutrientes en condiciones normales de almacenamiento y uso. Desde el punto de vista técnico, la estabilidad nutricional durante la formulación, la preparación y el procesamiento es crucial para la producción eficaz de alimentos enriquecidos.

Muchos factores pueden causar una grave degradación de los nutrientes. En consecuencia, es necesario aplicar la tecnología adecuada para minimizar las pérdidas. Algunas estrategias para estabilizar el contenido de nutrientes incluyen la aplicación de un recubrimiento protector para el nutriente individual; la adición de antioxidantes; el control de la temperatura, la humedad y el pH; y la protección contra el aire, la luz y los metales incompatibles durante el procesamiento y el almacenamiento.

La estabilidad de los nutrientes y las condiciones en las que se preparan, fabrican y envasan los alimentos fortificados afectarán a la vida útil del producto y, concomitantemente, a los excesos de nutrientes. El grado de degradación de los nutrientes en los alimentos y la duración de la vida útil determinarán el nivel de exceso de nutrientes. El grado de degradación de los nutrientes puede determinarse mediante varios métodos, uno de los cuales es el método de Arrhenius, relativamente sencillo, que puede utilizarse para predecir la vida útil y los excesos de un determinado nutriente.

Tabla 6. Pérdidas de vitaminas (%) tras seis meses de almacenamiento a20°C y 75% de humedad relativa

Vitamina		Predicho a partir del modelo de Arrhenius	Analizado después del almacenamiento	Vitamina C	24.0	23,0
Preparación de vitamina A	15.0		10.0
Ácido fólico		8,1		7.4
Vitamina B12		9.2	7,7

Fuente: ref.11.

3. Murphy PA. Technology of vitamin A fortification of foods indeveloping countries. Food Technol 1996;50(9): 69-74.

4. Richardson DP. Iron fortification in foods and drinks. Chem Ind1983;13:498-501.

5. Archer MC, Tannenbaum SR. Vitamins. En: Tannenbaum SR, ed.Aspectos nutricionales y de seguridad en el procesamiento de alimentos. New York: Marcel Dekker,1979.

6. Borenstain B. Technology of fortification. En: Tannenbaum SR,ed. Nutritional and safety aspects of food processing. New York: Marcel Dekker,1979:217-31.

9. Johnson LE, Gordon HT, Borenstain B. Technology of breakfastcereal fortification. Cereal World 1988;33: 278-330.

10. Schlude M. The stability of vitamins in extrusion cooking. En:O’Connor C, ed. Extrusion technology for the food industry. London: ElsevierApplied Science, 1987.

11. Labuza TP, Riboh D. Theory and application of Arrhenius’kinetics to the prediction of nutrient losses in food. Food Technol1982;36(2):66-74.

12. Labuza TP. Open shelf life dating of foods. Westport, Conn,USA: Food and Nutrition Press,1982.