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Alta presión y preservación óptima de alimentos

Varios equipos de investigación, coordinados por el Grupo de "Altas Presiones" de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), se basan en la Alta Presión como campo de aplicaciones crecientes en los procesos biotecnológicos, especialmente en el tratamiento de alimentos y la industria conservera, así como, en la industria farmacéutica y cosmética. Mientras la presión en el trabajo provoca estrés... en el laboratorio elimina gérmenes.


FUENTE | UCM - mi+d
17/05/2010
 
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Muchos de los cambios científicos y tecnológicos a los que el ser humano ha asistido a lo largo de su existencia se han producido en gran medida por la explotación de una magnitud como es la temperatura, en el intervalo que comprende desde cerca del cero absoluto a los miles de grados producidos en el foco de un intenso láser. Sin embargo, hoy en día muchos investigadores compiten por aprovechar otra fuerza de la naturaleza: la presión. Actualmente hay en marcha varios proyectos científicos nacionales y de la Comunidad de Madrid, (MALTA-Consolider y QUIMAPRES), coordinados por el Grupo de Altas Presiones de la Universidad Complutense, que están implicados en el estudio de esta magnitud.


Detalle esquemático de una celda DAC de diamante en el laboratorio, donde un haz láser incide sobre la muestra, aprovechando la transparencia del diamante a este tipo de radiación

La mayoría de las presiones que experimentamos en la vida cotidiana son más bien de una magnitud modesta. Cuando se habla en el entorno científico de altas presiones, se refieren a miles de veces la presión atmosférica. ¿Qué les lleva entonces a los investigadores a estudiar los efectos de las altas presiones? La respuesta es que la aplicación de tales valores extremos provoca que la materia muestre un comportamiento sorprendente, comparable al observado a temperaturas inusuales. La presión altera los compuestos forzando a que sus componentes (átomos y moléculas), se compacten en volúmenes cada vez más reducidos, pasando progresivamente a empaquetamientos más eficientes y densos. El estudio de la presión entonces se convierte en una potente sonda para el estudio de la materia y su estructura electrónica, pero también en una poderosa herramienta para la creación de nuevos compuestos, abriendo con ello un amplio abanico de nuevas transformaciones químicas.


Hasta no hace muchos años, los avances en Alta Presión eran desconocidos al público en general fuera de los laboratorios de investigación e instalaciones industriales, los cuales salvaguardaban la confidencialidad de sus hallazgos. En la actualidad estos progresos están cambiando nuestras vidas con nuevos productos (abrasivos, compuestos de gran dureza, componentes electrónicos...), y procesos químicos (síntesis de nuevos materiales, conversión en diamantes de las cenizas de nuestros seres queridos, procesos industriales en la conservación de alimentos...). ¿Cómo comenzó todo? El trabajo pionero de Percy Bridgman a principios del siglo XX abrió el camino hacia lo que conocemos hoy en día como ciencia y tecnología de Altas Presiones.

La concesión del Premio Nobel de Física al profesor Bridgman en 1946 supuso el reconocimiento científico de un gran número de experimentos. En aquella época, el control de la alta presión era aún casi una labor artesanal, y hubo que esperar al desarrollo de numerosos avances tecnológicos para que la tecnología de las altas presiones fuera una técnica al alcance de un mayor número de científicos. Durante muchas décadas, las altas presiones no pasaron de considerarse como "un campo enormemente prometedor". Sin embargo, el éxito en la síntesis de diamantes artificiales en 1954, a cargo de un equipo de la compañía General Electric dirigido por Howard Tracy Hall, convirtió las altas presiones en una tecnología con un potencial enorme, que permitía la preparación de nuevos materiales superduros.

Desde un punto de vista científico, los diamantes industriales y el nitruro de boro cúbico, son actualmente un negocio industrial que mueve millones de euros al año. El punto de inflexión definitivo que puso las altas presiones en el centro de la escena científica global fue el desarrollo de la denominada celda de yunque de diamante ("diamond anvil cell, DAC") en los laboratorios del National Bureau of Standards (EE.UU.) y de la Universidad de Chicago en 1959. Una DAC consiste en dos diamantes tallados y enfrentados por sus puntas truncadas, de tal manera que comprimen una junta metálica con una cavidad en su interior, donde se sitúa la muestra a estudiar. Este dispositivo, simple pero a la vez muy optimizado en diseño, se extendió rápidamente por diferentes laboratorios de todo el mundo, ya que las propiedades ópticas únicas del diamante permitían la observación in situ de los fenómenos producidos por las altas presiones, aprovechando la transparencia de la gema a la radiación electromagnética de diferentes longitudes de onda (desde los rayos X, al infrarrojo), y a la posibilidad de enfocar un haz láser en la muestra contenida en la DAC, lo que permite a los investigadores medir la presión por técnicas de luminiscencia.

A finales del siglo pasado, la investigación en altas presiones se trasladó desde la Física a áreas científicas tan diversas como la Astrofísica, la Química, la Biología, la Geología, la Ciencia de Materiales y la Tecnología de Alimentos. Ha pasado a ser una disciplina consolidada de pleno derecho y con un peso específico creciente a un ritmo imparable. Y todo esto ha sido posible porque se ha podido solucionar definitivamente el denominado "problema del volumen", en gran medida, por la disponibilidad de nuevos materiales de extremada dureza (principalmente, productos sintetizados a su vez a altas presiones), que permiten la fabricación de dispositivos de alta presión con gran capacidad volumétrica, lo que extiende los procedimientos de alta presión a la escala industrial. Hoy por hoy, se pueden comprimir muestras de varios litros hasta presiones de varios miles de atmósferas, una circunstancia que ha representado un gran impacto en estudios biológicos. De esta forma, la Alta Presión se ha convertido en un campo con aplicaciones crecientes en los procesos biotecnológicos, especialmente en el tratamiento de alimentos y la industria conservera, así como, en la industria farmacéutica y cosmética.

¿Y qué beneficios reporta la Alta Presión a la Sociedad? En la actualidad, se está convirtiendo cada vez más en un método habitual para la preservación de los alimentos, por la desactivación y atenuación de la actividad a la que somete a los gérmenes. Los alimentos no solo nos proporcionan los nutrientes necesarios, también lo hacen a los microorganismos que se hospedan en ellos. La industria de alimentos ha desarrollado diversos métodos destinados a prevenir la acción de estos gérmenes (deshidratación, congelamiento, uperisación, salado, irradiación... etc.), que usados de manera individual o combinados, se utilizan para la preservación de los alimentos. Sin embargo, muchos de estos procesos tienen inconvenientes: producen cambios en el color, alteraciones en el sabor que se reestablecen artificialmente con aditivos, o modificación de nutrientes como las vitaminas, que pierden su actividad. Por el contrario, el sometimiento de los alimentos a la Alta Presión no necesita de aditivos artificiales, pues actúa dañando a las membranas celulares de las bacterias, que al no poder repararse de este daño provocado, cesan en su proliferación. ¿Qué sucede con las células propias del alimento? Aparentemente poco o nada. Los gérmenes se dañan porque lo hacen sus funciones vitales, pero las células del alimento por lo general no están vivas y por lo tanto no se alteran.

La Tecnología de la Alta Presión se está utilizando cada vez más para conservar carnes, pescados, crustáceos, productos lácteos, frutas y vegetales. La ventaja de este método es que no altera en gran medida ni el sabor ni el color, y tampoco se ve afectada la actividad de ciertos nutrientes, como sucede sobre las vitaminas con el calor, en particular sobre la Vitamina C en frutas y sus jugos. Los productos lácteos tratados por presión, como quesos, leches, yogures... tienen una perspectiva futura halagüeña, pues parece ser que tienen ventajas adicionales, que permiten incrementar sus velocidades de maduración y, mejorar las condiciones gelificantes y de viscosidad. Todo apunta pues a que la Alta Presión tiene un futuro prometedor tanto en el aspecto científico como en el tecnológico, ya que sus aplicaciones crecen a un ritmo extraordinario. No es desorbitado pensar en un futuro donde tras un estresante día de trabajo por la presión laboral, al llegar a casa tengamos todo tipo de utensilios que, basados en el uso inteligente de la presión como magnitud, nos permitan cocinar el bogavante sin fuego, cocer un huevo presionándolo o tomar un zumo comercial con la pureza natural que aporta el recién exprimido.

Autor:   Óscar Rodríguez Montoro



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