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

Abstract

El consum de fruites fresques tallades i sucs de fruites no pasteuritzats s'ha<br/>incrementat significativament en els darrers anys degut a la creixent demanda de<br/>productes sans de baix contingut calòric i característiques similars a les del producte<br/>fresc. Tot i això, aquests productes poden contaminar-se amb microorganismes<br/>patògens o deterioratius per una inadequada manipulació o emmagatzematge, donant<br/>lloc a riscs de malalties microbianes i deteriorament del producte. De fet, el nombre<br/>de brots i casos de malalties causades pel consum d'aquests productes ha augmentat<br/>notablement, motiu pel qual l'ús de composts naturals que garanteixin la seguretat i<br/>qualitat de les fruites fresques tallades i sucs de fruites no pasteuritzats ha<br/>augmentat. L'objectiu principal d'aquesta recerca ha estat avaluar l'efectivitat de<br/>diferents antimicrobians per a controlar microorganismes patògens tals com Listeria<br/>monocytogenes, Salmonella Enteritidis i Escherichia coli O157:H7 i allargar la vida<br/>útil de fruites fresques tallades. Inicialment les concentracions mínimes inhibitòries<br/>(CMI) i bactericides (CMB) d'àcid màlic i diferents olis essencials (EOs) i els seus<br/>compostos actius van ser determinats en sucs de poma, pera i meló. Després<br/>aquestes substàncies han estat aplicades en combinació amb composts<br/>estabilitzadors de la qualitat directament per immersió o indirectament a través de<br/>recobriments comestibles a base d'alginat a pomes, peres i melons frescs tallats per a<br/>garantir la seva seguretat i qualitat. Els sucs de poma, pera i meló van ser inhibitoris<br/>per a L. monocytogenes, S. Enteritidis i E. coli O157:H7 a 5ºC, no obstant a 20 i<br/>35ºC concentracions mínimes d'àcid màlic de 0,2% per a L. monocytogenes i S.<br/>Enteritidis i 0,4% per a E. coli O157:H7 van ser requerides per a inhibir els seus<br/>creixements en suc de meló. En general, concentracions d'àcid màlic de 2% en sucs<br/>de poma i pera i de 2,5% en suc de meló van ser requerits per a reduir les poblacions<br/>de L. monocytogenes, S. Enteritidis i E. coli O157:H7 en més de 5 cicles log a 5ºC,<br/>mentre a 20 i 35ºC concentracions més baixes van ser suficients per a aconseguir<br/>aquest efecte. D'altra banda, els olis essencials de canyella, clan, herba de llimona i<br/>palmarosa així com també els seus compostos actius van mostrar activitat<br/>antimicrobiana sobre els microorganismes patogènics però en diferents graus. Així<br/>l'efectivitat d'aquestes substàncies va dependre del tipus de microorganismes, tipus<br/>de suc i concentració de la substància. Una combinació d'àcid màlic al 2,5%, Nacetil-<br/>L-cisteina a l'1% glutatione a l'1% i lactat de calci a l'1% aplicada per<br/>immersió va reduir les poblacions de L. monocytogenes i S. Enteritidis inoculades en<br/>pomes i peres fresques tallades en més de 5 cicles log el mateix dia de la preparació<br/>de les mostres (t = 0 dies), mentre que la població de E. coli O157:H7 va mostrar<br/>una major àcid-resistència, aconseguint aquesta reducció a partir dels 3 i 14 dies en<br/>aquestes fruites respectivament. A més a més, aquesta combinació de substàncies va<br/>originar una disminució en la tasa de creixement i una prolongació de la fase lag de<br/>les poblacions d'aerobis mesòfils, psicròfils i floridures i llevadures, allargant la<br/>vida útil des d'un punt de vista microbiològic fins a 23 dies en peces de poma i per<br/>més de 30 dies en peces de pera. Així mateix, un menor consum d'O2 i una menor<br/>producció de CO2, etilé i etanol, com també un millor manteniment de la textura i el<br/>color foren aconseguits amb l'ús d'aquesta combinació de substàncies, aconseguint<br/>així un allargament de la vida útil fisicoquímica. D'altra banda, la incorporació<br/>d'àcid màlic junt amb composts estabilitzadors de la qualitat en recobriment<br/>comestibles a base d'alginat va ser efectiva per a reduir les poblacions d'E. coli<br/>O157:H7 i S. Enteritidis inoculades en peces de poma i meló així com també per a<br/>inhibir el creixement de la flora nativa, tot i això un major efecte sobre aquells<br/>microorganismes es va aconseguir quan ambdós àcids màlic i EOs o els seus<br/>principals composts actius van ser incorporats en els recobriments, mostrant ser l'oli<br/>essencial d'herba de llimona la substància antimicrobiana més efectiva. Aquest<br/>efecte antimicrobià fou a més a més potenciat amb l'augment de les concentracions<br/>d'EOs. Una extensió de la vida útil microbiològica de peces de poma i meló fou<br/>també aconseguida amb la incorporació d'aquestes substàncies, no obstant algunes<br/>característiques fisicoquímiques i sensorials de les fruites com textura, color, olor i<br/>gust van ser afectades. Els resultats demostraven que l'ús d'antimicrobians naturals<br/>per immersió o a través de la seva incorporació en recobriments comestibles a base<br/>d'alginat és una bona alternativa per a garantir la seguretat i qualitat de fruites<br/>fresques tallades.

El consumo de frutas frescas cortadas y zumos de frutas no pasteurizados<br/>ha incrementado significativamente en los últimos años debido a la creciente<br/>demanda de productos sanos con bajo contenido calórico y características similares<br/>a las del producto fresco. No obstante, estos productos pueden contaminarse con<br/>microorganismos patógenos o deteriorativos por una inapropiada manipulación o<br/>almacenamiento, dando lugar a riesgos de enfermedades microbianas y deterioro del<br/>producto. De hecho, el número de brotes y casos de enfermedades causadas por<br/>consumo de esos productos ha aumentado notablemente, razón por la cual el uso de<br/>compuestos naturales que garanticen la inocuidad y calidad de las frutas frescas<br/>cortadas y zumos de frutas no pasteurizados ha aumentado. El objetivo principal de<br/>esta investigación fue evaluar la efectividad de diferentes antimicrobianos para<br/>controlar microorganismos patógenos tales como Listeria monocytogenes,<br/>Salmonella Enteritidis y Escherichia coli O157:H7 y extender la vida útil de frutas<br/>frescas cortadas. Primeramente se determinaron las concentraciones mínimas<br/>inhibitorias (CMI) y bactericidas (CMB) de ácido málico y diferentes aceites<br/>esenciales (EOs) y sus compuestos activos en zumos de manzana, pera y melón.<br/>Después, esas sustancias fueron aplicadas en combinación con compuestos<br/>estabilizadores de la calidad directamente por inmersión o indirectamente a través de<br/>recubrimientos comestibles a base de alginato a manzanas, peras y melones frescos<br/>cortados para garantizar su inocuidad y calidad. Los zumos de manzana, pera y<br/>melón fueron inhibitorios para L. monocytogenes, S. Enteritidis y E. coli O157:H7 a<br/>5ºC, sin embargo a 20 y 35ºC, se necesitaron concentraciones mínimas de ácido<br/>málico de 0,2% para L. monocytogenes y S. Enteritidis y 0,4% para E. coli O157:H7<br/>para inhibir su crecimiento en zumo de melón. En general, concentraciones de ácido<br/>málico de 2% en zumos de manzana y pera y 2,5% en zumo de melón fueron<br/>requeridas para reducir las poblaciones de L. monocytogenes, S. Enteritidis y E. coli<br/>O157:H7 en más de 5 ciclos log a 5ºC, mientras a 20 y 35ºC concentraciones más<br/>bajas fueron suficientes para alcanzar ese efecto. Por otra parte, los aceites<br/>esenciales de canela, clavo, hierba de limón y palmarosa así como también sus<br/>compuestos activos mostraron actividad antimicrobiana sobre los microorganismos<br/>patogénicos pero en diferentes grados. Así la efectividad de esas sustancias dependió<br/>del tipo de microorganismo, tipo de zumo y concentración de la sustancia. Una<br/>combinación de ácido málico al 2,5%, N-acetíl-L-cisteína al 1% glutatione al 1% y<br/>lactato de calcio al 1% aplicada por inmersión redujo las poblaciones de L.<br/>monocytogenes y S. Enteritidis inoculadas en manzanas y peras frescas cortadas en<br/>más de 5 ciclos log el mismo día de la preparación de las muestras (t = 0 días),<br/>mientras que la población de E. coli O157:H7 mostró una mayor ácido-resistencia,<br/>alcanzando esa reducción a partir de los 3 y 14 días en esas frutas respectivamente.<br/>Además esa combinación de sustancias causó una disminución en la tasa de<br/>crecimiento y una prolongación de la fase lag de las poblaciones de aerobios<br/>mesófilos, psicrófilos y mohos y levaduras, extendiendo la vida útil desde un punto<br/>de vista microbiológico hasta 23 días en piezas de manzanas y por más de 30 días en<br/>piezas de peras. Así mismo, un menor consumo de O2 y una menor producción de<br/>CO2, etileno y etanol, así como también un mejor mantenimiento de la textura y el<br/>color fueron logradas con el uso de esa combinación de sustancias, alcanzándose así<br/>una extensión de la vida útil fisicoquímica. Por otra parte la incorporación de ácido<br/>málico junto con compuestos estabilizadores de la calidad en recubrimientos<br/>comestibles a base de alginato fue efectiva para reducir las poblaciones de E. coli<br/>O157:H7 y S. Enteritidis inoculadas en piezas de manzana y melón así como<br/>también para inhibir el crecimiento de la flora nativa, sin embargo un mayor efecto<br/>sobre esos microorganismos fue logrado cuando ambos ácido málico y EOs o sus<br/>principales compuestos activos fueron incorporados en los recubrimientos,<br/>mostrando ser el aceite esencial de hierba de limón la sustancia antimicrobiana más<br/>efectiva. Este efecto antimicrobiano fue además potenciado con el aumento de las<br/>concentraciones de EOs. Una extensión de la vida útil microbiológica de piezas de<br/>manzana y melón también fue alcanzada con la incorporación de estas sustancias,<br/>sin embargo algunas características fisicoquímicas y sensoriales de las frutas como<br/>textura, color, olor y sabor fueron afectadas. Los resultados demostraron que el uso<br/>de antimicrobianos naturales por inmersión o a través de su incorporación en<br/>recubrimientos comestibles a base de alginato es una buena alternativa para<br/>garantizar la inocuidad y calidad de frutas frescas cortadas.

The consumption of fresh-cut fruits and unpasteurized juices has<br/>substantially risen over the last years mostly due to the increasing demand of healthy<br/>food with low caloric contents and fresh-like characteristics. Nonetheless, those<br/>products can contaminate with pathogenic and deteriorative microorganisms as a<br/>consequence of inappropriate manipulation and storage conditions, resulting in risks<br/>of microbial diseases and spoilage of the product. In fact, the number of outbreaks<br/>and cases of illness caused by consumption of fresh-cut fruits and unpasteurized<br/>juices has notably increased reason by which, the use of natural compounds that<br/>assure the safety and quality of fresh-cut fruits and unpasteurized fruit juices has<br/>increased. To evaluate the effectiveness of different antimicrobials to control<br/>pathogenic microorganisms such as Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis<br/>and Escherichia coli O157:H7 and extend the shelf-life of fresh-cut fruits was the<br/>main objective of this research. Minimal inhibitory (MIC) and bactericidal<br/>concentrations (MBC) of malic acid and essential oils (EOs) and their active<br/>compounds against those pathogens were firstly determined in apple, pear and<br/>melon juices. Then, those substances were applied in combination with quality<br/>stabilizing compounds directly by dipping treatments or indirectly through the<br/>alginate-based edible coatings to fresh-cut apple, pear and melon to assure their<br/>safety and quality. Apple, pear and melon juices were inhibitory for L.<br/>monocytogenes, S. Enteritidis and E. coli O157:H7 at 5ºC, however at 20 and 35ºC<br/>minimal concentrations of 0.2% of malic acid for L. monocytogenes and S.<br/>Enteritidis and 0.4% for E. coli O157:H7 were required to inhibit their growth in<br/>melon juice. In general, concentrations of malic acid of 2% in apple and pear juices<br/>and 2.5% in melon juice were necessary to reduce more than 5 log cycles of L.<br/>monocytogenes, S. Enteritidis and E. coli O157:H7 at 5ºC, whereas at 20 and 35ºC<br/>lower concentrations were enough to reach that effect. On the other hand, EOs of<br/>cinnamon, clove, lemongrass and palmarosa as well as their active compounds<br/>showed antimicrobial activity over pathogenic microorganisms but in different<br/>grade. Thus, the effectiveness of those substances depended on the microorganism<br/>type, kind of juice and concentration of the substance, thus resulting, the essential oil<br/>of lemongrass the substance more effective to inactivate those microorganisms. A<br/>combination of 2.5% D-L malic acid, 1% N-acetyl-L-cysteine, 1% glutathione and<br/>1% calcium lactate applied through dipping treatment reduced the populations of L.<br/>monocytogenes and S. Enteritidis inoculated in fresh-cut apples and pears in more<br/>than 5 log cycles the same day of sample preparation (t = 0 days), whereas the<br/>population of E. coli O157:H7 showed a higher acid-resistance, reaching that<br/>reduction from 3 and 14 days in those fruits respectively. In addition, that<br/>combination provoked a decrease of the growth rate and prolonged the lag phase of<br/>mesophilic aerobic, psychrophilic and yeast and molds populations, extending the<br/>shelf-life from a point of view microbiological until 23 days in apple pieces and by<br/>more than 30 days in fresh-cut pears. Likewise, a lower consumption of O2 and a<br/>lower production of CO2, ethylene and ethanol, as well as a better maintenance of<br/>the firmness and color were achieved with the use of that substances combination,<br/>thus reaching a physicochemical shelf-life extension. On the other hand, the<br/>incorporation of malic acid with quality stabilizing compounds into alginate-based<br/>edible coatings was effective to reduce the populations of E.coli O157:H7 and S.<br/>Enteritidis inoculated in apple and melon pieces as well as to inhibit the native flora<br/>growth. However, a higher effect over those microorganisms was achieved when<br/>both malic acid and EOs or their main active compounds were added into coatings,<br/>showing the essential oil of lemongrass to be the most effective antimicrobial<br/>substance. That antimicrobial effect was also intensified with the increase of the<br/>EOs concentrations. An extension of the microbiological shelf-life of apple and<br/>melon pieces was also reached with the incorporation of those substances.<br/>Nonetheless, some physicochemical and sensory characteristics of the fruits such as<br/>firmness, color, flavour and taste were affected. The results demonstrated that the<br/>use of natural antimicrobials by immersion or through their incorporation into<br/>alginate-based edible coatings is a good alternative to assure the safety and quality<br/>of the fresh-cut fruits.