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Envases activos e inteligentes
Envases activos e inteligentes
y seguridad alimentaria
y seguridad alimentaria
Ramón Catalá y Rafael Gavara
Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos. CSIC Apartado de Correos 73. 46100 Burjassot (Valencia)
Telf. 96.3900022; Fax 96. 3636301
E-mail: rcatala@iata.csic.es ; rgavara@iata.csic.es
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Incidencia de las interacciones envase/alimento
en la seguridad alimentaria
Legislación sobre materiales y objetos
en contacto con alimentos Tecnologías para
mejorar la seguridad y la calidad de los
alimentos y aumentar su vida útil
Envases activos e inteligentes
Envases activos e inteligentes
y seguridad alimentaria
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a)
Materiales y objetos activos
en contacto con alimentos:
materiales y objetos destinados a ampliar el tiempo de
conservación, o a mantener o mejorar el estado de los alimentos
envasados, y que están diseñados para incorporar
deliberadamente componentes que transmitan sustancias a los
alimentos envasados o al entorno de éstos o que absorban
sustancias de los alimentos envasados o del entorno de éstos
b) Materiales y objetos inteligentes
en contacto con alimentos:
los materiales y objetos que controlan el estado de los alimentos
envasados o el entorno de éstos
Reglamento (CE) Nº 1935/2004 (13/11/2004) sobre los
Reglamento (CE) Nº 1935/2004 (13/11/2004) sobre los
materiales y objetos destinados a entrar en contacto con aliment
materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos os
Artículo 2. Definiciones
Legislación sobre los materiales
Legislación sobre los materiales
y objetos en contacto con alimentos
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Envases activos o inteligentes
Envases activos o inteligentes
con relación a las funciones de los envases
con relación a las funciones de los envases
contenedor
manipulación identificaciónpresentación
comunicación información protección conservación
Env
ase
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Env
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:
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do
a posible
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1. Los materiales y objetos, incluidos los materiales y objetos activos e inteligentes, habrán de estar fabricados de conformidad con las buenas prácticas de fabricación para que, en las condiciones normales o
previsibles de empleo, no transfieran sus componentes a los alimentos en cantidades que puedan:
a) representar un peligro para la salud humana, o
b) provocar una modificación inaceptable de la composición de los alimentos, o
c) provocar una alteración de las características organolépticas de éstos
2. El etiquetado, la publicidad y la presentación de los materiales u objetos no deberán inducir a error a los consumidores
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Artículo 4. Requisitos especiales para los materiales y
objetos activos e inteligentes
1. En caso de aplicarse las letras b) y c) del apartado 1 del artículo 3, los
materiales y objetos activos podrán ocasionar modificaciones de la composición o de las características organolépticas de los alimentos a condición de que cumplan las disposiciones comunes aplicables a los alimentos…………..
2. Hasta que no se adopten normas adicionales……las sustancias deliberadamente incorporadas en los materiales y objetos activos que vayan a liberase en los
alimentos o en su entorno deberán autorizarse con arreglo a las disposiciones comunitarias……….
………
6. Los materiales y objetos activos e inteligentes estarán convenientemente
etiquetados para indicar que dichos materiales y objetos son activos o inteligentes o ambas cosas
Reglamento sobre materiales y artículos
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ENVASE CONVENCIONAL
Contiene y presenta el
alimento y le protege de la
alteración microbiológica,
deterioro físico-químico y
contaminación química
ENVASE ACTIVO
Altera dinámicamente las
condiciones de sistema
envase/producto envasado
ENVASADO ACTIVO
ENVASADO ACTIVO
+
Aumenta la seguridad
Mantiene la calidad
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Formas de actuación
Formas de actuación
de los envases activos
de los envases activos
Modificación de la composición del espacio de cabeza• Substancias que emiten o retienen gases o vapores
El elemento activo en el interior del envase junto con el producto envasado, aunque separado del
mismo (bolsas, etiquetas..)
El elemento
activo formando
parte del material
de envase
Modificación de la composición
o características del alimento
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Tecnolog
Tecnolog
í
í
as de envases activos
as de envases activos
eliminación de O2
protección anti-vaho liberación/ absorción aromas regulación de la humedad
eliminación sustancias indeseables adición sustancias funcionales liberación de antioxidantes absorción/ generación
de CO2
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Envases activos para el control de O
Envases activos para el control de O
2
2
¾
Control de la entrada de oxígeno desde el
exterior
¾
Eliminación del oxígeno residual en el espacio
de cabeza del envase y/o el producto
La presencia de oxígeno puede ocasionar reacciones
de oxidación y cambios metabólicos en el alimento así
como crecimiento de microorganismos aeróbios
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Materiales activos
Materiales activos
para el control de oxígeno
para el control de oxígeno
Oxidación de metales u óxidos metálicos (Fe, FeO, Mn, Zn…)
Oxidación de ácido ascórbico
Ácidos grasos insaturados (oleico, linoleico…)
Oxidación enzimática (glucosa-oxidasa, alcohol oxiadasa….)
Levaduras inmovilizadas en un soporte sólido
Oxidación fotosensible de compuestos
………
En general son substancias que no pueden entrar en contacto
directo con el producto. Actúan:
9
Separadas del producto y del envase
bolsas, etiquetas,..
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Control de la
Control de la
oxidación
oxidación
de
de
alimentos
alimentos
¾
Reducción/eliminación del oxígeno
Control de la entrada de oxígeno desde el exterior
Eliminación del oxígeno residual en el espacio de
cabeza del envases y/o producto envasado
¾
Reducción/eliminación de especies reactivas
de oxígeno
Adición de antioxidantes
- En el alimento envasado
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Adición
Adición
de
de
antioxidantes
antioxidantes
naturales
naturales
en
en
polímeros
polímeros
en
en
contacto
contacto
con
con
alimentos
alimentos
¾
En la formulación de polímeros para envases se emplean
sustancias antioxidantes para evitar problemas de degradación
por acción de la temperatura, radiación UV, proceso de
obtención de los envases, etc.
¾
Los antioxidantes naturales representan una alternativa que
está siendo empleada con buenas perspectivas
-
Se ha usado vitamina E, BHT, BHA.., en poliolefinas paraenvasado de alimentos
-
Se han probado mezclas de flavonoides conteniendo el grupocatecol para la protección de degradación de poliolefinas durante la extrusión
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Liberación de antioxidantes en polímeros.
Liberación de antioxidantes en polímeros.
Efecto de la concentración y del alimento
Efecto de la concentración y del alimento
time (days)
0 10 20 30 40
A b so rb an ce at 274 n m 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 2.0% Catechin 0.5% Catechin
Liberación de catequina en películas de EVOH en agua y en etanol 10% como medios simulantes de alimentos*
K=100
D=5·10-16 m2/s
time (days)
0 10 20 30 40
A b so rb anc e at 274 nm 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Water 10% ethanol
K=100, D=5·10-16m2/s
K=1000, D=1.5·10-16m2/s
Efecto del medio Efecto de la concentración de catequina
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Capacidad
Capacidad
antioxidante
antioxidante
de
de
películas
películas
activas
activas
time (days)
0 5 10 15 20 25 30
%
D
P
P
H
· in
h
ibition
0 5 10 15 20 25 30
Quercetin 1%, water Quercetin 5%, water Quercetin 1%, 10% ethanol Quercetin 5%, 10% ethanol
Capacidad de captación de radicales de películas activas expuesto a diferentes medios simulantes de alimentos*
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Capacidad
Capacidad
antioxidante
antioxidante
de
de
películas
películas
activas
activas
Control de la generación de hexanal en cacahuetes envasados con envases activos*
-500 500 1500 2500 3500 4500 5500
day5 day20 day45
n -h exan a l p eak ar ea ( a .u .) Blank Q1% Q5% Cat.0.5% Cat.2%
* López Dicastillo A.C., Hernández-Muñoz P., Catalá R., Gavara, R.
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Envases que liberan o retienen
Envases que liberan o retienen
componentes en el producto o envase
componentes en el producto o envase
• Olores a aminas en pescado
• Aldehídos de aceites y fritos……….
¾
Absorción de vapores orgánicos
¾
Absorción de sustancias indeseables
•
Limonina (principio amargo) en zumos cítricos
• Colesterol y lactosa en leches…………..
¾
Liberación de componentes aromáticos para corregir
la retención por el envase o para potenciarlo
¾
Liberación de antioxidantes
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Control de colesterol en leche
Control de colesterol en leche
Colesterol residual en leche tras 7 días de exposición a películas de PVOH con y sin adición de ciclodextrinas*
Porcentaje de colesterol
eliminado en leche en presencia de películas de EVOH con
adición de ciclodextrinas*
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Envases antimicrobianos
Envases antimicrobianos
El desarrollo de microorganismos es la principal causa de
deterioro de gran número de alimentos
La aplicación directa de agentes antimicrobianos sobre la
superficie (por pulverización ó inmersión) no siempre es
efectiva. Su rápida difusión al interior limita su efectividad
sobre la microbiota superficial
Agentes antimicrobianos más utilizados • Dióxido de cloro, dióxido de azufre,.. • Iones metálicos (Ag..)
• Bacteriocinas (nisina, pediocina….) • Enzimas
• Fungicidas (imazalil, benzoatos, sorbatos,…)
• Compuestos orgánicos bactericidas (triclosan….) • Extractos de especias (alil-isotiocianato…)
• ……….
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Envases antimicrobianos
Envases antimicrobianos
¾
Envases con capacidad de emisión o eliminación
de compuestos volátiles antimicrobianos
•
Secuestradores de oxígeno
•Emisores de óxido de cloro
•
Fungicidas (etanol, imazalil, 2-nonanona…)
¾
Envases que liberan sustancias en el alimento
•
Bacteriocinas (nisina, ...)
•Tioisocianato de alilo
•
Benzoato, sorbato ...
¾
Envases que evitan el crecimiento de
microorganismos por contacto
•
Sales de plata en zeolitas
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Envase activo con actividad
Envase activo con actividad
antifúngica
antifúngica
para fresas silvestres
para fresas silvestres
Tarrina de PP/EVOH/PP (capacidad 125 mL)
Tapa termosoldada
(film de PP microperforado)
SISTEMA ACTIVO
(bolsa de film continuo PE metalocénico
conteniendo el antifúngico impregnado en
soporte emisor )
Almenar E., Del Valle V., Catalá R., Gavara R.
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Envase activo con actividad
Envase activo con actividad
antifúngica
antifúngica
para fresas silvestres
para fresas silvestres
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4
Días a 22 ºC
E v ol uc ió n c o lo ni a ( c m 2 ) Control
Tenax + 10 µL 2-nonanona
Alúmina + 10 µL 2-nonanona
Alúmina + 5 µL 2-nonanona
10 días a 10 ºC con 2,5 μL 2-nonanona
10 días a 10 ºC sin
2,5 μL 2-nonanona
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Envases inteligentes
Envases inteligentes
Envase inteligente
: Envase capaz de efectuar
una función inteligente (detectar, mostrar,
comunicar,…) para facilitar una decisión que
permita extender la vida útil, aumentar la
seguridad, mejorar la calidad, proporcionar
información y avisar de posibles problemas
El envase inteligente implica al sistema
completo envase/producto/ entorno. El envase
inteligente analiza el sistema, procesa la
información y la presenta. El envase activo
realiza la acción
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Sistemas inteligentes
Sistemas inteligentes
¾
Sistemas portadores de datos:
• Códigos de barras
• Identificación por radio frecuencia
¾
Indicadores en el envase:
• Indicadores tiempo/temperatura
• Indicadores de contaminación microbiológica
• Indicadores de gases
• Biosensores
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Identificación por radio frecuencia
Identificación por radio frecuencia
(RFID)
(RFID)
Pueden almacenar información técnica y comercial del producto, y también la información de otros dispositivos
inteligentes-indicadores de temperatura, biosensores,……….
Un emisor de radio frecuencia emite ondas para captar
información en un dispositivo de radio frecuencia en el
envase, pasando la información a un sistema de control
Trazabilidad
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Indicadores tiempo/temperatura
Indicadores tiempo/temperatura
Etiquetas que proporcionan información visual de la temperatura
a que ha estado sometido el envase, o si ha sufrido algún abuso
térmico (no alcanzó la temperatura de esterilización, no ha estado
a la temperatura de congelación adecuada, se rompió la cadena
de frío, etc…)
Indicadores de temperatura crítica
Indicadores de historia térmica parcial
Indicadores de historia térmica completa
Etiqueta autoadhesiva
Fresh-Check que contiene un polímero sensible al tiempo y a la
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Indicador de
Indicador de
contaminaci
contaminaci
ó
ó
n microbiol
n microbiol
ó
ó
gica
gica
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Biosensores
Biosensores
Mecanismo analítico compacto que detecta y transmite
información referente a reacciones bioquímicas que
tienen lugar en el producto envasado.
Generalmente consta de dos componentes primarios: un
bioreceptor
que reconoce la presencia de un analito
determinado y un
transductor
que lo convierte en una
señal cuantificable.
El bioreceptor es generalmente un material orgánico o
biológico (enzima, hormona, microorganismo, antígeno,
ácido nucleico….), específico de la reacción a controlar.
El transductor puede actuar con señales electroquímicas,
ópticas, acústica, dependiendo del parámetro a a medir
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