Actividad del agua en los alimentos funcionales

Tomates ricos en licopeno. Postres con CBD. Superalimentos como los arándanos y las semillas de granada. Leche enriquecida con vitamina D. Los alimentos funcionales tienen muchas formas, pero comparten el mismo objetivo: prevenir enfermedades y mejorar la salud a través de nuestra dieta diaria.

Mantener los beneficios

Todos los alimentos contienen macronutrientes y micronutrientes que contribuyen a la salud. Los alimentos funcionales contienen algo más: compuestos que tienen un beneficio específico para la salud o una función de lucha contra la enfermedad. Y tanto si el compuesto se encuentra en la naturaleza como si se ha añadido a un producto, los alimentos funcionales que se promocionan por sus beneficios se enfrentan a un reto único: establecer un periodo de conservación que garantice no sólo la seguridad, sino también la eficacia del ingrediente funcional.

Proteger el ingrediente funcional

Los ingredientes funcionales tienden a ser muy susceptibles a la degradación. La luz, el calor, la humedad y los niveles de pH influyen en los índices de degradación. Cuando un ingrediente funcional se anuncia como parte de un producto de larga conservación, los fabricantes deben comprender el impacto del pH y la actividad del agua en la potencia de ese ingrediente a lo largo del tiempo. La actividad del agua del producto es uno de los criterios importantes que hay que tener en cuenta durante la formulación y la fabricación para garantizar que los beneficios para la salud prometidos se cumplan realmente.

El impacto de la humedad

Cuando se incluyen ingredientes funcionales en las bebidas, la degradación puede ser rápida. Por ejemplo, la Figura 1 

muestra el cambio en la concentración de un zumo de naranja enriquecido con vitamina C. En el transcurso de cuatro semanas, la concentración disminuye hasta un 50% (Nutraceutical Business Review, 2018). Muchas vitaminas y probióticos se ven afectados de forma similar cuando se exponen a entornos de alta humedad (Turkmen, Priyashantha y Jayarathna, 2019). 

Es posible ralentizar la degradación reduciendo la actividad del agua (Aw) del alimento funcional. Una forma de hacerlo es producir un alimento funcional con el valor monocapa, es decir, el valor en el que un producto alimentario es más estable desde el punto de vista de la humedad. Pero, ¿qué es exactamente el valor monocapa y es algo que la mayoría de los fabricantes deberían intentar alcanzar?

Estabilidad en la monocapa

La monocapa es un concepto teórico postulado por un trío de físicos (Stephen Brunauer, Paul Emmett y Edward Teller) en 1938. La teoría, en relación con un medio alimentario poroso, es la siguiente: al hidratar un material completamente seco, habrá un punto en el que las moléculas de agua recubran la superficie de cada partícula del producto con una molécula de grosor. En teoría, eso es lo más estable que será un producto, cuando cada partícula esté recubierta, y apenas recubierta, de moléculas de agua. En el caso de los productos ricos en proteínas, se puede absorber mucha agua antes de alcanzar la monocapa, porque las proteínas tienen muchos pliegues y mucha superficie que recubrir por unidad de masa. El azúcar cristalino, en cambio, es un simple cubo, casi sin superficie de recubrimiento por unidad de masa.

Los productos pueden absorber diferentes cantidades de agua, pero en la mayoría de ellos, la primera capa -la monocapa- se completa en torno a una actividad de agua bastante constante: 0,3 aw. Algunos de los productos que suelen encontrarse en este intervalo de actividad del agua son los cereales para el desayuno, la harina y la pasta. No es de extrañar que estos productos, muy estables en los estantes, hayan sido el método de administración elegido para los programas de enriquecimiento de EE.UU. desde la década de 1940 (Comité del Instituto de Medicina de EE.UU., 2003). 

Textura más fresca

Entonces, ¿por qué no todos los alimentos funcionales se producen en su valor monocapa? Sencillamente, porque los consumidores modernos quieren otro tipo de alimentos funcionales: algo más blando, de sabor más fresco y más natural que siga estando listo para el consumo. Los fabricantes están creando alimentos funcionales estables en los estantes con niveles de actividad del agua mucho más altos. Secarlos hasta su valor monocapa los haría secos y poco apetecibles. A estos niveles más altos de actividad del agua, la formulación se convierte en un complejo ejercicio de equilibrio para maximizar la vida útil del ingrediente funcional y mantener el producto suave y con sabor fresco. 

Seguimiento de los índices de degradación

La actividad del agua desempeña un papel esencial en este equilibrio. A los formuladores les será de gran ayuda relacionar los índices de degradación del ingrediente funcional con la actividad del agua. Aunque los índices de degradación están correlacionados con la actividad del agua, los distintos ingredientes tienen relaciones diferentes. Muchas vitaminas, por ejemplo, se degradan más rápidamente a medida que aumenta la actividad del agua (véase, por ejemplo, Lavelli, Zanoni y Zaniboni, 2007; Sablani, Al-Belushi, Al-Marhubi y Al-Belushi, 2007). Otros ingredientes, como los probióticos, tendrán rangos específicos en los que alcanzan su máxima estabilidad. Optimizar la actividad del agua puede alargar la vida útil de días a meses.

Optimizar la vida útil

Cuanto más natural sea el alimento funcional, más importancia tendrá la actividad del agua. En los frutos secos, por ejemplo, la actividad del agua del producto funcional afecta no sólo a la vida útil del ingrediente funcional, sino también a la susceptibilidad al crecimiento de moho y a atributos de calidad como la textura. Cuando un alimento funcional es una combinación de dos o más ingredientes naturales, también entra en juego la migración de la humedad. 

Independientemente del producto específico, el efecto beneficioso de cualquier alimento funcional estable sólo puede mantenerse a su máximo nivel si se comprenden y aplican los principios básicos de la actividad del agua. 

Referencias

Revista Nutraceutical Business. "Degradación de vitaminas, probióticos y otros principios activos causada por la exposición al calor, el agua y la luz solar". 7 de agosto de 2018. 

Turkmen, Nazli, Hasitha Priyashantha y Shishanthi Jayarathna. "Desafíos en las bebidas lácteas probióticas". New Food Magazine, 26 de octubre de 2019. https://www.newfoodmagazine.com/article/97303/challenges-in-probiotic-d....

Comité del Instituto de Medicina (EE.UU.) sobre el uso de ingestas dietéticas de referencia en el etiquetado nutricional. "Ingestas Dietéticas de Referencia: Principios rectores para el etiquetado nutricional y el enriquecimiento". Washington (DC): National Academies Press (EE.UU.); 2003.

Shyam S. Sablani, K. Al-Belushi, I. Al-Marhubi & R. Al-Belushi (2007) Evaluating Stability of Vitamin C in Fortified Formula Using Water Activity and Glass Transition, International Journal of Food Properties, 10:1, 61-71, DOI: 10.1080/10942910600717284

Lavelli, Vera, Bruno Zanoni, y Anna Zaniboni. "Efecto de la actividad del agua en la degradación de carotenoides en zanahorias deshidratadas". Food Chemistry, Volumen 104, Número 4: 2007. Páginas 1705-1711.