Actividad del agua en alimentos funcionales

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

Conserve los beneficios

Todos los alimentos contienen macro 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 las enfermedades. Y tanto si ese compuesto es natural como si se ha añadido a un producto, los alimentos funcionales que se promocionan por sus beneficios tienen un reto único: establecer una vida útil que garantice no solo la seguridad, sino también la eficacia del ingrediente funcional.

Proteja el ingrediente funcional.

Los ingredientes funcionales suelen ser muy susceptibles a la degradación. La luz, el calor, la humedad y los niveles de pH influyen en las tasas de degradación. Cuando un ingrediente funcional se anuncia como parte de un producto estable en almacenamiento, 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 en el producto es uno de los criterios importantes que se deben tener en cuenta durante la formulación y la fabricación para garantizar que realmente se obtengan los beneficios para la salud prometidos.

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. A lo largo de cuatro semanas, la concentración disminuye hasta un 50 % (Nutraceutical Business Review, 2018). Muchas vitaminas y probióticos se ven afectados de manera similar cuando se exponen a entornos con alta humedad (Turkmen, Priyashantha y Jayarathna, 2019).

Es posible ralentizar la degradación reduciendo la actividad del agua (Aw) de los alimentos funcionales. Una forma de hacerlo es producir un alimento funcional con el valor de monocapa, que es el valor en el que un producto alimenticio es más estable desde el punto de vista de la humedad. Pero, ¿qué es exactamente el valor de 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 lo que se refiere a un medio alimentario poroso, es la siguiente: cuando un material completamente seco se hidrata, llega un punto en el que las moléculas de agua recubren la superficie de cada partícula del producto con un espesor de una molécula. En teoría, ese es el estado más estable que puede alcanzar un producto, cuando todas las partículas están recubiertas, y apenas recubiertas, por moléculas de agua. En el caso de los productos con alto contenido en proteínas, se puede absorber mucha agua antes de alcanzar la monocapa, ya que las proteínas tienen muchos pliegues y una gran superficie que recubrir por unidad de masa. El azúcar cristalino, por el contrario, es un simple cubo, sin apenas superficie que recubrir por unidad de masa.

Los productos podrán absorber diferentes cantidades de agua, pero en la mayoría de ellos, la primera capa (la monocapa) se completa con una actividad del agua bastante constante: 0,3 aw. Algunos de los productos que suelen encontrarse en este rango de actividad del agua son los cereales para el desayuno, la harina y la pasta. No es de extrañar que estos productos de gran estabilidad en el almacenamiento hayan sido el método de administración preferido por los programas de fortificación de los Estados Unidos desde la década de 1940 (Comité del Instituto de Medicina (EE. UU.), 2003).

Textura más fresca

Entonces, ¿por qué no se producen todos los alimentos funcionales con su valor de monocapa? En pocas palabras, porque los consumidores modernos quieren un tipo diferente de alimento funcional: algo más suave, con un sabor más fresco y más natural, pero que siga estando listo para consumir.  Los fabricantes están creando alimentos funcionales estables en el almacenamiento con niveles de actividad del agua mucho más altos. Secarlos hasta su valor de monocapa los haría secos y poco apetecibles. Con estas actividades del agua más altas, la formulación se convierte en un complejo acto de equilibrio para maximizar la vida útil del ingrediente funcional y, al mismo tiempo, mantener el producto suave y con un sabor fresco.

Seguir las tasas de degradación

La actividad del agua desempeña un papel esencial en este equilibrio. A los formuladores les resultará de gran ayuda correlacionar las tasas de degradación del ingrediente funcional con la actividad del agua. Aunque las tasas de degradación están correlacionadas con la actividad del agua, cada ingrediente tiene una relación diferente. 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, tienen rangos específicos en los que alcanzan su máxima estabilidad. La optimización de la actividad del agua puede prolongar la vida útil de días a meses.

Optimizar la vida útil

Cuanto más natural es el alimento funcional, mayor puede ser el papel que desempeña la actividad del agua. En los frutos secos, por ejemplo, la actividad del agua del producto funcional no solo afecta a la vida útil del ingrediente funcional, sino que también influye en la susceptibilidad al crecimiento de moho y en 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 en el almacenamiento solo puede mantenerse en su nivel más alto mediante la comprensión y la aplicación de los principios básicos de la actividad del agua.

Referencias

Nutraceutical Business Review. «Degradación de vitaminas, probióticos y otros ingredientes 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. «Challenges in Probiotic Dairy-Based Beverages» (Retos en las bebidas probióticas a base de lácteos). 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 las 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 y R. Al-Belushi (2007) Evaluación de la estabilidad de la vitamina C en fórmulas enriquecidas utilizando la actividad del agua y la transición vítrea, 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 los carotenoides en zanahorias deshidratadas». Food Chemistry, volumen 104, número 4: 2007. Páginas 1705-1711.

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