Resumen

Dada la demanda y preferencia de los consumidores por productos con una etiqueta “limpia”, la validación de nuevos ingredientes que cumplan las mismas funciones que los ingredientes reemplazados es de gran importancia. De esta manera, se analizó la actividad antimicrobiana de aceites esenciales (AEs) por medio de ensayos in vitro y pruebas en sistemas modelo y en un producto cárnico listo para el consumo, mortadela de pavo.

A partir de las concentraciones mínimas inhibitorias y mínimas bactericidas obtenidas en los ensayos in vitro se determinó que los AEs de orégano y tomillo fueron los más efectivos para inhibir el crecimiento de Listeria monocytogenes y Salmonella, seguidos por los de mostaza y romero. Se utilizó un diseño Box-Behnken de superficie de respuesta para determinar el efecto del pH (6.5, 6.0 o 5.5), concentración de proteína aislada de soya (SPI, 10.0, 11.5 o 13.0 %, p/p), y concentraciones de AE de tomillo u orégano (0.22, 0.25 o 0.28 %, p/p) sobre la inhibición de cocteles de Salmonella o L. monocytogenes, medida en términos de reducción logarítmica. Los modelos predictivos obtenidos se ajustaron adecuadamente a los datos experimentales. Se observó que en sistemas con pH 5 y con las concentraciones más altas de AE y más bajas de SPI, se pueden lograr reducciones de hasta 5 ciclos Log. Para determinar la interfaz de crecimiento/no crecimiento y las probabilidades de crecimiento bajo las combinaciones de los factores probados (además de niveles de inoculación de 3 a 8 Log UFC/ml) se aplicaron modelos de regresión logística binaria. A pH 6.3, una concentración de 0.28 % (p/p) de AE de orégano o tomillo fue capaz de controlar el crecimiento bacteriano (probabilidad de crecimiento < 0.1) para todos los niveles de SPI probados. El AE de orégano (OEO) encapsulado y sin encapsular se probó como ingrediente antimicrobiano en la formulación de mortadela de pavo contra cocteles de L. monocytogenes y Salmonella inoculados en rebanadas del producto durante 13 días de almacenamiento a 10 °C. Su actividad se comparó con la del lactato de potasio (PL, 1 o 2 %, p/p) o el sorbato de potasio (PS, 0.1 %, p/p). Se determinó que 0.5 % (p/p) de OEO no encapsulado fue más eficaz que el PS en la inhibición del crecimiento de L. monocytogenes. La encapsulación de 0.25 % (p/p) de OEO mediante emulsión o coacervación compleja no mejoró la eficacia antimicrobiana del aceite. La combinación de 0.05 % (p/p) de OEO encapsulado y 1.0 % (p/p) PL fue capaz de controlar el crecimiento de L. monocytogenes pero no fue mejor que el tratamiento solamente con PL (1.0 %, p/p). La adición de los ingredientes antimicrobianos evaluados no tuvo un efecto sobre las propiedades fisicoquímicas de la mortadela, pero el OEO presentó un efecto negativo en los atributos sensoriales; se plantea que 0.05 % (p/p) es la concentración más alta de OEO encapsulado que pudiera ser aceptada por los consumidores. El efecto antimicrobiano del OEO sobre el coctel de Salmonella inoculado en la mortadela de pavo no pudo evaluarse adecuadamente ya que en los tratamientos probados (incluso el control, sin adición de agentes antimicrobianos) se observaron reducciones en la población intencionalmente inoculada.

Estos resultados destacan la importancia de la complementación entre las pruebas in vitro, en sistemas modelo y en alimentos específicos, al evaluar antimicrobianos alternativos para uso en alimentos con etiquetas “limpias”. Son necesarios más estudios para evaluar el costo-beneficio de las técnicas de encapsulación de los AEs en relación con la mejora de la actividad antimicrobiana y como estrategia en la reducción de los efectos sensoriales de los AEs.

ABSTRACT.

Given consumer demand and preference for “clean-label” products, validation of new ingredients that achieve the same functions as replaced additives is of great importance. For this reason, the antimicrobial activity of essential oils (EOs) was analyzed through in vitro and model media tests as well as in a ready-to-eat meat product, turkey mortadella.

From the results of minimum inhibitory and minimum bactericidal concentrations obtained in the in vitro tests, it was determined that oregano and thyme EOs were the most effective at inhibiting the growth of Listeria monocytogenes and Salmonella, followed by those EOs of mustard and rosemary. A response surface Box-Behnken design was utilized to determine the effect of pH (6.5, 6.0, or 5.5), soy protein isolate (SPI) concentration (10.0, 11.5, or 13.0 %, w/w), and thyme or oregano EO concentrations (0.22, 0.25 or 0.28 %, w/w) on the inhibition of Salmonella or L. monocytogenes cocktails, evaluated in terms of logarithmic reductions. The developed predictive models ensured a good fit to experimental data. It was observed that in systems with pH 5 and with the highest EO and lowest SPI concentrations, reductions of up to 5 Log cycles can be achieved. To determine the growth/no-growth interface and the growth probabilities under the combinations of the tested factors (in addition to inoculation levels of 3 to 8 Log CFU/ml), binary logistic regression models were applied. At pH 6.3, 0.28 % (w/w) of oregano or thyme EO can control bacterial growth (growth probability < 0.1) at every tested SPI level. Encapsulated or unencapsulated oregano EO (OEO) was tested as an antimicrobial ingredient in turkey mortadella formulation against inoculated L. monocytogenes and Samonella cocktails during 13 days of storage at 10 °C. OEO activity was compared with that of potassium lactate (PL, 1 or 2 %, w/w) or potassium sorbate (PS, 0.1 %, w/w). It was determined that 0.5 % (w/w) free OEO was more effective than PS to inhibit the growth of L. monocytogenes. The encapsulation of 0.25 % (w/w) of OEO by emulsification or complex coacervation techniques did not improve the antimicrobial efficiency of OEO. The combination of 0.05 % (w/w) encapsulated OEO and 1.0 % (w/w) PL was able to control the growth of L. monocytogenes but was not more effective than the PL treatment by itself (1.0 %, p/p). Addition of the tested antimicrobial ingredients did not have an effect on the physicochemical properties of mortadella; however, OEO had a negative effect on sensory attributes. It is suggested that 0.05 % (w/w) is the highest concentration of encapsulated OEO that could be accepted by consumers. The antimicrobial effect of OEO on the Salmonella cocktail inoculated on mortadella could not be properly evaluated since in the treatments tested (including the control, without addition of antimicrobial agents) reductions were observed in the population intentionally inoculated.

These results highlight the importance of complementation among in vitro tests, experiments in model systems, and of tests in specific foods, when evaluating alternative antimicrobials for use in “clean-label” food products. More studies are needed to evaluate the cost-benefit of EO encapsulation techniques in relation to the improvement of antimicrobial activity and as a strategy for concealing the sensory effects of EOs.

Palabras clave: aceites esenciales, patógenos, cárnicos listos para el consumo, antimicrobianos.

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Índice de contenido

Portada

Agradecimientos

Índices

Capítulo 1. Introducción

Capítulo 2. Justificación

Capítulo 3. Objetivos

Capítulo 4. Marco Teórico

Capítulo 5. Metodología

Capítulo 6. Resultados y Discusión

Capítulo 7. Conclusiones

Capítulo 8. Sugerencias Generales

Capítulo 10. Productos de la Investigación

Capítulo 11. Evidencias de Participación en Congresos

Referencias

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Lastra Vargas, L. 2021. Aceites esenciales encapsulados (o no) como alternativas a antimicrobianos tradicionales para un producto procesado a base de carne de ave listo para el consumo. Tesis Doctorado. Ciencia de Alimentos. Departamento en Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2021.