Seminario Recubrimientos

Ceras y recubrimientos antimicrobianos para frutas y verduras

Martha Isabel Sánchez-Tamayo, Ph.D.

Profesora Departamento de Producción y Sanidad Vegetal Facultad de Ingeniería Agronómica Universidad del Tolima

Introducción

Antimicrobianos naturales

Agenda

Desarrollo de recubrimientos

Recubrimientos antimicrobianos aplicados a mango

Ceras antimicrobianas para manzanas

Conclusiones

Patógenos de transimisión alimentaria

Patógenos de plantas

Enfermedades transmitidas por alimentos

Número de brotes de brotes, enfermedades, hospitalizaciones y muertes causadas por alimentos en Estados Unidos (2009-2018)

Contaminación microbiológica de productos frescos

Las enfermedades transmitidas por elimentos (ETAs) y la recogida de productos asociados con bacterias patógenas en producto fresco involucran principalmente Salmonella, L. monocytogenes, y E. coli O157:H7 L. monocytogenes es el patógeno alimentario que sobrevive facilmente en almacenamiento refrigerado debido a su naturaleza psicrófila

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LOREM

https://www.cdc.gov/salmonella/braenderup-08-12/index.html

Frutas y verduras involucradas en brotes y retiradas de mercado asociados con Salmonella, Listeria monocytogenes y E. coli en Estados Unidos durante 2017-2020

Evalución de antimicrobianos en sistemas de producción

Compuestos antimicrobianos naturales

Machado-Moreira, B. et al. 2019. Microbial Contamination of Fresh Produce: What, Where, and How? Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety

Antimicrobianos naturales

Compuestos antimicrobianos de origen vegetal Aceites esenciales (AE) Los consumidores están prestando mayor atención a la lista de ingredientes y evitan productos que contengan ingredientes "que suenen a químicos"

Aceites esenciales (AE)

Canela

Cilantro

Clavo

Oregano

CinamaldehídoLinalol Eugenol ɑ-Pineno

Linalol Ƴ-Terpineno ɑ-Pineno

EugenolCariofilenoɑ - Humuleno

Carvacrol Timol р-Cymeno γ-Terpineno

Actividad antimicrobiana

Limitada aceptación sensorial

Tipos de sistemas para la aplicación de AE

• Emulsiones
• Nanoemulsiones
• Vapor

• Directa
• AE en películas
• AE en recubrimientos

https://www.sunorchardapples.com/process-overview

https://www.food-coating.com/whole-fruit-wax/

https://colibrifruit.com/procesos/

Recubrimientos para productos frescos

Desarrollo de recubrimientos antimicrobianos

Concentración de los aceites esenciales

Fisiología de la fruta

Tasa de respiración / Producción de etileno

Actividad antimicrobiana

Estabilidad de la solución/emulsión de recubrimiento

Optimización

Método de aplicación

Evaluación sensorial

Inactivación de Salmonella y C. gloeosporioides en mangos mediante la aplicación de recubrimientos antimicrobianos

• Recubrimientos: Pectina, glicerol, aceite esencial de orégano
• Disminución de antracnosis (Colletotrichum gloeosporioides)
• Control de contaminación por Salmonella enterica

Anthracnose infection

Antracnosis

Principal enfermedad poscosecha en mango Causada por Colletotrichum spp. Ocasiona entre el 30-60% de las pérdidas de producción en países productores de mango Control químico: fungicidas sintéticos

• Efectos adversos en salud humana y animal
• Probable carcinógeno en humanos
• Contaminante de aguas

CDC - Brote de salmonelosis asociado a mangos frescos

https://www.cdc.gov/salmonella/braenderup-08-12/index.html

https://www.foodsafetynews.com/2012/10/after-salmonella-outbreaks-growers-are-told-mangoes-are-high-risk-fruit/

Desarrollo de recubrimientos

Concentración de AE

Pruebas antimicrobianas In vitro

No se debe afectar apariencia del fruto

Para evaluar la eficacia del AE contra el microorganismo objetivo

Método de aplicación

Estabilidad

Soluciones/emulsiones de recubrimientos (equipos, condiciones de proceso, emulsificantes.)

Inmersión, aspersión...

Tasa de respiración

Fisiología de la fruta

Encontrar la concentración óptima de los componentes del recubrimiento (CO2, O2, C2H4)

Firmeza, acidez, sólidos solubles, pérdida de peso, color...

Optimización

Evaluación sensorial

Encontrar la concentración óptima de los componentes del recubrimiento (Tasa de respiración, color, actividad antimicrobiana, pérdida de peso)

Para determinar la aceptación del consumidor

Para el ensayo antifúngico, se utilizó el fungicida Procloraz (0.12% p/v) como tratamiento comparación. *Las concentraciones de pectina, glicerol, y AEO se seleccionaron según ensayos previos.

Área de antracnosis - 20°C and 90% HR

El área de enfermedad se analizó mediante ImageJ software.

Recuperación de C. gloeosporioides de mangos inoculados

≥0.5% AEO se comportó igual que fungicida Procloraz

Numbers are means ± standard deviation. Different letters above bars indicate a significant difference in the mean (p<0.05)

Recuperación de Salmonella de mangos inoculados

Numbers are means ± standard deviation. Different letters above bars indicate a significant difference in the mean (p<0.05)

Evaluación Sensorial

• Panelistas aprobaron el brillo, aroma, sabor y apariencia global (puntajes > 6)

• 0.9% AEO presentó resultados similares a Procloraz.

Principales hallazos

• Los recubrimientos de pectina formulados con glicerol y aceite esencial de orégano presentaron resultados similares a un fungicida comercial para mitigar la antracnosis y mostraron un buen comportameinto para una rápida inactivación de Salmonella

• Los mangos recubiertos fueron aceptados por los consumidores

• Los recubrimientos no tuvieron impactos negativos en la aceptación sensorial del producto

Eficacia de ceras antimicrobianas para controlar patógenos alimentarios en manzanas

• Financiado por USDA Organic Research and Extension Initiative
• Todos los materiales orgánicos
• Cera carnauba, aceites esenciales (oregano, canela, clavo y cilantro), producto comercial (MicroGARD)
• L. monocytogenes, Salmonela y E. coli O157:H7
• Sistemas de encerado simulados

CDC - Multistate Outbreak of Listeriosis Linked to Commercially Produced, Prepackaged Caramel Apples

https://www.cdc.gov/listeria/outbreaks/caramel-apples-12-14/index.html

*Mezcla de aceite esencial de orégano, canela, clavos y cilantro (v/v) en proporciones iguales

Tretamientos - Manzanas inoculadas con L. monocytogenes

Wax + MicroGARD

Wax + 1% EOs

Wax + 2% EOs

Wax only (Control)

No treament (Control)

L. monocytogenes recuperada de manzanas inoculadas

≈2.0 reducciones logarítmicas

Numbers are means ± standard error. Different letters above bars indicate a significant difference in the mean (p<0.05)

Evaluación sensorial - Prueba de discriminación

Prueba triánguloPara determinar si dos muestras son perceptiblemente diferentesSe presentan 3 muestras de forma simultánea (2 iguales, 1 diferente). Se pide al paneliste que seleccione la muestra diferente.

• Cera carnauba +2% AEs vs. Cera carnauba sola
• Cera carnauba +1% AEs vs. Cera carnauba sola

Resultados - Evaluación Sensorial

Prueba triángulo (N=40)

Principales hallazgos

• Información para la industria de manzanas convencional y orgánica acerca de la eficacia de ceras antimicrobianas para inactivar patógenos transmitidos por alimentos

• La cera carnauba con 2% de aceites esenciales (oregano, canela, clavo y cilantro) fue efectiva en la inactivación de L. monocytogenes en comparación con el control de cera sin ingrediente activo.

• Las investigaciones posteriores deben evaluar los atributos organolépticos y de calidad para evaluar la idoneidad para su aplicación por parte de la industria de la manzana.

CONCLUSIONES

Los aceites esenciales son prometedores como antimicrobianos naturales para productos frescos. Equipos multidisciplinarios (evaluación química, sensorial y microbiológica). Se necesitan estudios de aceptación del consumidor después del tratamiento con AE.

Gracias

Contacto: Martha Isabel Sánchez T. misanchezt@ut.edu.co Facultad de Ingeniería Agronómica

Introduction

Natural antimicrobials

Index

Development of coatings

Antimicrobial coatings for mangoes

Antimicrobial waxes for apples

Key Takeaways

Antimicrobianos naturales

• Compuestos derivados de plantas

• Aceites esenciales

• Los consumidores están prestando mas atención a la lista de ingredientes, escogiendo ingredientes "naturales" y evitando ingredientes que suenen a "químicos artificicales"

Componentes del aceite esencial de orégano (CG–MS)

• Se identificaron 22 componentes

• Principales (carvacrol and timol) considerados principales responsables de la actividad antimicrobiana

• Terpenos (β-pineno, limoneno, terpineno) se encuentran en bajas concentraciones pero tienen influencia en la propiedad antimicrobiana (interacciones sinérgicas)

Introduction

Natural antimicrobials

Index

Development of coatings

Antimicrobial coatings for mangoes

Antimicrobial waxes for apples

Key Takeaways

Inoculación del mango

C. gloeosporioides

• Lesión en la superficie del mango e inoculación con 50 μL of cultivo - Para analizar el área de la enfermedad (antracnosis)
• 50 uL cultivo (gotas -10 uL ) inoculadas por punto - Para simular infeccion natural

Salmonella

• Inoculación de suspensión de Salmonella s (gotas 10 µL drops) on zonas marcadas de la fruta

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LOREM

Análisis SEM - Superficie de mango recubierta

Stoma

Análisis SEM - Superficie de mango recubierta

Stoma