Tips - La quimiomodulación del potencial de oxido-reducción (por) en la conservación de alimentos

Publicado el: 27/5/2019
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Esta revisión solo incluye aspectos muy básicos que introduzcan sobre el pH y POR, como base del control que ejerce el POR-pH en las reacciones enzimáticas y el transporte transmembrana...…Se estima que el lector tiene un cierto nivel de conocimientos sobre:

1. El modelo de membrana biológica de bicapa de lípidos con proteínas incrustadas y; conformación de doble membrana como el de las mitocondrias,

2. Metabolismo respiratorio y, conocimientos de su control (modulación) con tecnologías tales como: a. bajos niveles de O2, b. Altos niveles de CO2, c. Altos niveles CO, d. Bajos niveles de temperatura de refrigeración, e. Temperaturas bajas y muy bajas de congelamiento, f. Bajos niveles de etileno, g. Niveles altos de ácidos y sus combinaciones, h. Bajos de niveles de pH o altos niveles de pOH, i. Altos niveles negativos de Potencial Redox (POR). Así como, el fundamento del control (activación-inhibición) de las actividades enzimáticas, bien por retroacción o por control alostérico.

Pregunta. ¿Es usted competente en estos intríngulis bioquímicos y explicar cómo se autocontrola el sistema respiratorio?, bien por retroacción y/o alosterismo (control de la velocidad de reacción de los puntos claves de cada proceso bioquímico con:

a. Altos niveles de ADP (bajos niveles de ATP),
b. Altos niveles de ATP (bajos niveles de ADP),
c. Niveles bajos o altos de fosforo inorgánico (Pi).
d. Niveles bajos de NADH+H+, NADPH+H+ y FADH2.
e. Niveles altos de NADH+H+, NADPH+H+ y FADH2
f. Como se auto controlan entre ellos, cuando se aplican tecnologías.
g. Como se auto controlan los tres pasos irreversibles alostéricos de la glucolisis.
h. Como se auto controlan las reacciones alostéricas del ciclo de Krebs.

Pregunta: ¿Con cuantas moléculas de NAD y de ADP (nucleótido difosfato) nace un ser vivo??? o es que son competentes en sintetizarlas de novo, como es por ejemplo en la síntesis de los nucleótidos AMP, GMP, IMP, OMP y el UMP?

Estas preguntas de competencia, son solo para su reflexión y, que deben estudiarse si se quiere avanzar en estudios sobre control del metabolismo celular, tanto vegetal, animal y de microrganismos.

 
INTRODUCCIÓN
Mientras que el pH de los alimentos se mide con facilidad y se cree comprender la significación de su medida (pH = -log [H+]), de esta medida solo se dice que bajos pH son buenos para el control microbiológico, pero no explica el fundamento sobre la base de la torre redox y el efecto sobre las reacciones bioquímicas. Por otro lado, respecto al potencial de oxidación-reducción (potencial redox: POR [mV]), no se le ha dado la importancia que le corresponde, y además no se aclara la significación del POR en las reacciones metabólicas y; esto ha ocurrido por deficiencias de explicaciones bioquímicas y moleculares por parte de la literatura tradicional, ya que es costumbre solo medir y decir que el pH controla, pero no dice como o cual es el fundamento.

El potencial redox es uno de los factores más importante selectivos en todos los ambientes, en el control del crecimiento y desarrollo de los microrganismos, que influye en los tipos de microorganismos presentes y en su metabolismo. Las diferencias observadas en los productos finales del metabolismo, discernibles por el consumidor por diferencias de color o sabor, pueden ser en algunos casos la consecuencia de diferencias redox, bajo las condiciones de manejo.

En general, aun a pH bajos o muy bajos, en los alimentos picados (e.g., productos cárnicos) o en los productos no homogéneos (e.g., emulsiones), el potencial redox puede variar considerablemente de una parte a otra debido a altas concentraciones localizadas de diversos pares redox o de nutrientes como glucosa, fumarato o malato. Cuando se encuentra restringida la difusión gaseosa hacia el centro del alimento pueden existir gradientes de potencial redox desde la atmósfera hasta las partes profundas del alimento. El potencial redox indica las relaciones de oxígeno de los microorganismos vivos y puede ser utilizado para especificar el ambiente en que un microorganismo es capaz de generar energía y sintetizar nuevas células sin recurrir al oxígeno molecular. Los microorganismos aerobios necesitan para crecer valores redox positivos mientras que los anaerobios frecuentemente requieren valores redox negativos. En diferentes cultivos microbianos el valor redox puede oscilar dentro de un rango comprendido entre una cifra anaeróbica inferior a unos -420 milivoltios (mV) hasta una cifra aeróbica de aproximadamente +300 mV.

Los procesos de oxidación y de reducción se definen en términos de migraciones electrónicas entre compuestos químicos. La oxidación es la pérdida de electrones mientras que la reducción es la ganancia de electrones. Cuando se oxida una sustancia (i.e., libera electrones) siempre se reduce simultáneamente otra (o sea, capta los electrones liberados). Este concepto electrónico ha sugerido el desarrollo de métodos para estudiar cuantitativamente los procesos de oxidación-reducción reversibles que son vitales para las células vivas.

La medida del potencial de electrodo permite determinar el grado de reducción o de oxidación de una sustancia alimenticia determinada y esta medida sugiere la posibilidad de clasificar los sistemas oxidantes y reductores de los alimentos en base a su intensidad y define que parte del metabolismo respiratorio está funcionando aceleradamente y cual está funcionando lentamente o se detuvo eventualmente.

Por ejemplo a P.O.R. cercanos a -700 mV, la cadena respiratoria (fosforilación oxidativa), funcionara muy lentamente (ver figura torre redox al final de este revise) y eventualmente cesará y, se acumulara ADP y Pi, y estos inhiben las enzimas claves del ciclo de Krebs y de la glucolisis, inhibiéndose ambos; así eventualmente, se detiene el metabolismo respiratorio celular.


A. Definiciones
Pasteurización. Consiste en someter un producto a estrés calórico en tiempos determinados (combinación Temperatura-Tiempo: VAT [hasta 63 ºC el punto frio], HTST [71 a 89 ºC*15seg, UHT [137ºC*2seg o 150ºC*4seg]), todo con el objetivo de reducir la carga microbiana deteriorativas inicial (carga microbiana de campo) lo máximo posible y eliminar la carga microbiana patógena; sin embargo estos productos requieren se refrigerados posteriormente a la pasteurización, para reducir la velocidad de crecimiento y desarrollo de la carga microbiana residual y además reducir la velocidad de algunas reacciones químicas deteriorativas de la calidad.

NOTA: La pasteurización a diferencia de la esterilización, la pasteurización no destruye completamente las esporas de los microorganismos, ni elimina todas las células de microorganismos termofílicos (excepto la UHT (uperizado), pero modifica las características del producto y no es aplicable tecnológicamente a todo producto). La efectividad del tratamiento de pasteurización depende de la composición (proteína, carbohidratos, grasas, agua y ácidos) y presentación del producto (liquido, solido), además, entre otros requerimientos, por ejemplo en queso, la no inactivación de las enzimas que procesan los ortofosfatos (p. ej. en forma de fosfato de sodio), útiles en la calidad reológica de corte y aspectos texturales sensorial de los quesos.

Véase que la pasteurización térmica es apenas una barrera importante en la conservación de alimentos perecederos, tratamiento que puede combinarse con muchas otras barreras para potenciar el tratamiento y lograr eventualmente una mayor vida de anaquel. Pero sin embargo, requiere gasto de energía calórica, a dos niveles, 1. Durante la pasteurización y envasado aséptico y 2. Durante el almacenamiento, transporte, mercadeo y almacén en casa (más si se ha abierto el envase), es decir requiere refrigeración.

Proceso redox reversible puede expresarse así:

[oxidante] + [H+] + ne = [reductor] 

Expresión en la que ne es el número de electrones transferidos en el proceso.
El potencial redox (Eh) de tal proceso viene dado por la ecuación concebida y desarrollada originalmente por Nernst.

Eh = Eo + (RT/nF) ln [oxidante]/[reductor] 

En la que Eo es el potencial redox estándar a pH = 0 pero en presencia de otros solutos a concentración 1 M (normalmente se mide como el potencial redox del punto medio a pH = 0 y se supone que su valor es igual al valor teórico de los pares redox en solución acuosa diluida), R es la constante del gas molar, T la temperatura en ºK, F la cantidad faraday de electricidad, n el número de electrones transferidos en el proceso y ln el logaritmo natural.


B. Medida del potencial redox
En muchos alimentos es difícil obtener la verdadera medida del potencial redox. Para que el potencial redox de una muestra represente fielmente el del alimento de que fue tomada es esencial que se mantenga inalterado el ambiente gaseoso tanto si el alimento está envasado a vacío, envasado bajo una atmósfera anóxica o envasado en contacto con el aire. Puesto que el potencial redox desciende a consecuencia de la actividad metabólica, el transporte de la muestra deberá realizarse bien en condiciones de refrigeración (0 a 4 ºC) o a la temperatura de almacenamiento del alimento (en postcosecha vegetal hay rubros que se almacenan a -1,5 ºC y no se congela). La temperatura y el tiempo del transporte deberán especificarse para ser consideradas en la interpretación de los resultados. El oxígeno es el principal agente que interfiere la medida del potencial redox. En general no deben usarse en la determinación del potencial redox muestras extraídas porque el oxígeno puede penetrar en la muestra durante el muestreo. Para evitar que el oxígeno contamine las muestras deberá quitarse la capa superior de la muestra de alimento bajo gas inerte para efectuar la medida.

Puesto que los valores de potencial medidos dependen del pH, cada medida de potencial redox deberá ir acompañada de la medida del pH. El pH puede cambiar el potencial redox real, pero también para el mismo valor Eh el pH puede crear condiciones favorecedoras de diferentes tipos de metabolismo. Se ha demostrado la influencia del pH sobre el potencial redox limitante del crecimiento mediante la interpretación de los datos, pero no se explica cómo funciona.

El concepto de rH se introdujo para eliminar por cálculo ésta dependencia del pH. Mientras que el rH puede calcularse exactamente cuando todos los iones hidrógeno están completamente disociados a todos los valores pH, cuando el grado de disociación es alterado por el pH se producen inexactitudes. Además, los ácidos monovalentes alteran el potencial redox 30 mV por unidad de pH, los ácidos divalentes 57,7 mV y los ácidos de valencia superior hasta 120 mV. Para convertir el Eh (en voltios) en rH puede usarse la siguiente fórmula. NOTA: en alimentos que no son productos diluidos y que hay presencia de compuestos que alteran, por ejemplos compuestos que son buffer.

Eh = 0,03 (rH - 2 · pH) o rH = Eh / 0,03 + 2 · pH 

El potencial redox se mide con un electrodo de metal inerte (normalmente platino) en un circuito con un electrodo de referencia. Alternativamente pueden utilizarse colorantes que cambian de color a determinados potenciales redox si bien estos indicadores pueden interactuar con los microorganismos y los alimentos obteniéndose falsos valores.

1. Uso de electrodos
El electrodo de platino responderá a cualquier sistema que produzca una reacción electroquímicamente reversible en la superficie del electrodo, siempre que la velocidad de reacción sea rápida en comparación con la captura o liberación de electrones del electrodo medidor.

Con los modernos sistemas de medida de alta impedancia (1013 ohmios) pueden medirse potenciales verdaderos a partir de pares redox que producen corrientes de cambio muy bajo. En los sistemas que reaccionan con relativa rapidez tales como el Fe2+/Fe3+ pueden obtenerse medidas cuando la concentración del par es tan baja como 10-5 M (Harrison, 1972). La calibración de electrodos redox está relacionada teóricamente al electrodo de hidrógeno estandar, aunque en la práctica se usa un electrodo de calomelano u otro tipo de electrodo de referencia. Si el potencial medido es Em (mV) y el potencial del electrodo de referencia es Er (mv), entonces

Eh = Em + Er 

En la literatura se consiguen medidas redox, con valores típicos del electrodo de referencia.

Las ecuaciones anteriores precedentes muestran que el Eh es dependiente del pH y pueden ser reescritas como.

Eh = Eo + 2,30 (RT/nF) log [oxidante]/[reductor] - 2,30 (bRT/nf) pH 

Ecuación en la que b es la concentración ión hidrógeno molar. Si se representa gráficamente el Eh frente al pH, la pendiente de la línea resultante será -2,30 bRT/nF, expresión que representa el cambio del Eh por unidad de cambio del pH. A 30ºC, cuando las actividades del reductor y del oxidante son constantes, este cambio es de 58 mV. La lectura del Eh (o potencial redox aparente) depende tanto del tipo de electrodo como de la superficie del electrodo (e .g. pulimentada, ennegrecida).

Para la medida potenciométrica del potencial redox de muestras de.

a. Alimentos líquidos se usan los electrodos de platino estandar y de calomelano.
b. Alimentos sólidos se necesita utilizar electrodos especiales con punta de platino afilada, que tengan escaso diámetro y gruesa pared y puentes de CIK-agar en tubos con punta rellena de fibras de asbestos fundidos.

A diferencia de los electrodos de pH, los electrodos redox requieren cierto tiempo (dependiente del tipo de muestra) para revelar el potencial redox. Los electrodos redox se pueden descontaminar con peróxido de hidrógeno, manteniendo el electrodo 5 min en solución de H2O2 al 5 % y lavándolo después con agua destilada estéril.

2. Uso de colorantes
Esto en soluciones diluidas, en alimentos muy ácidos hay problemas (ejemplo: medir punto final en jugo de limón); en alimentos, el colorante interfiere, por ejemplo, medir el punto final de titulación con rojo de metilo en jugo de patilla. Igualmente hay efecto perturbador del POR.

El Eh puede estimarse mediante colorantes indicadores aunque es probable que los propios colorantes interactúen con los alimentos y con los microorganismos. El rango de potenciales redox en el que un colorante experimenta un cambio visible de color puede considerarse referido al azul de metileno (AM):

AM+(coloreado)+ H+ + 2e = AMH (incoloro)

y

Eh = Eo + 2,30 (RT/2F) log [AM+]/[AMH] - 2,30 (RT/2F) pH  

ó (en mV)

Eh = Eo + 29 log [AM+]/[AMH] - 29 pH (a 30ºC) 

Los potenciales redox estandar de los colorantes (E0; i.e., forma [reducida] = [oxidada]) se indican con frecuencia. En la literatura se consiguen listas de algunos indicadores redox comunes, sus valores E0 y la influencia del pH sobre el E0. El rango útil de un indicador es el rango de Eh en el que la proporción de la forma oxidada del indicador cambia del 90 al 10 % o sea que log [AM]/[AMH] cambia por 2. Esto significa que el Eh medido oscila más de unos 60 mV y por tanto el margen Eh del azul de metileno está fijado por el valor E0 a un valor pH determinado, i.e., +170 mV a pH 4, +11 mV a pH 7 y -50 mV a pH 9.

La prueba de la reducción del azul de metileno se usa en algunos países para evaluar helados, leche y carne basándose en la suposición de que existe una correlación general entre el tiempo de reducción del azul de metileno y el número de microorganismos presentes, pero en la práctica la correlación es pobre. También se ha sugerido el empleo del cloruro de trifeniltetrazolio (CTT) como compuesto para estimar el número de microorganismos presentes en la superficie de la carne pero, al igual que el azul de metileno, también se ve afectado tanto por el tipo como por el número de bacterias presentes.

3. Problemas de muestreo e interpretación

a. Tamponado. El potencial redox de los alimentos depende de las cantidades relativas de sustancias oxidadas y reducidas que contengan. Los alimentos que tienen grandes cantidades de tales sustancias son resistentes a los cambios del potencial redox y se llaman "fuertemente tamponados". De aquí que no sea fácil la interpretación de la lectura arrojada por un electrodo redox insertado en un alimento, puesto que el alimento puede estar o no fuertemente tamponado. En los alimentos débilmente tamponados una pequeña población microbiana (< 105/g) posiblemente puede causar un cambio del potencial redox, mientras que en los alimentos fuertemente tamponados una población microbiana grande (> 108/g) apenas puede afectar al potencial redox. Para poder juzgar la significación de cualquier cambio del potencial redox de un alimento hay que tener en cuenta el potencial metabólico y el tamaño de la población microbiana en relación con la capacidad tampón redox del alimento.

b. Reacciones colaterales. Las medidas redox tienen la máxima utilidad cuando existen pares reversibles de componentes conocidos que se encuentran en equilibrio. Todo alimento puede contener pares redox pero algunos no se encuentran en equilibrio y otros son irreversibles. Se ha sugerido que la sonda redox puede ser un monitor adecuado de alteraciones o cambios deseables durante el almacenamiento de alimentos envasados a vacío, bajo atmósferas de gas anóxico o enlatados. Se ha visto que indica con exactitud tales cambios profundos en la carne en postrigor, donde se encuentran relaciones empíricas reproducibles entre los eventos metabólicos y el potencial redox. En tales circunstancias los principales sustratos o productos microbianos muestran alta actividad con el electrodo y pueden enmascarar todas las reacciones colaterales o interferentes de forma tal que el potencial redox medido es la verdadera representación del estado del par redox dominante.

c. Oxígeno. En presencia de oxígeno todos los pares redox de los alimentos tienden hacia el estado totalmente oxidado. Aunque el oxígeno disuelto no influye en la sonda de platino en presencia de agua pura, en presencia de soluciones salinas (incluyendo alimentos tales como el jamón y las verduras encurtidas) se producen reacciones electrolíticas que pueden sensibilizar la sonda al oxígeno disuelto haciendo que indique valores redox artificialmente altos positivos). En tales circunstancias el potencial redox aparente será función del logaritmo de la concentración del oxígeno disuelto y por tanto grandes cambios del potencial redox representarán pequeños cambios de la tensión del oxígeno disuelto.

Una caída de 60 mV por el 90 % de reducción de la concentración del oxígeno disuelto. A tensiones de oxígeno disuelto muy bajas las sondas redox pueden exhibir relaciones empíricas entre el oxígeno y los cambios metabólicos. Sin embargo, a estos bajos niveles de oxígeno la bioquímica de los microorganismos y los alimentos bioquímicamente activos sufren cambios metabólicos que alteran de forma impredecible estas relaciones.

 El potencial redox y el pH se pueden controlar en los medios de cultivo, y probablemente en los alimentos, ajustando la concentración de O2 gaseoso y CO2 del espacio de cabeza existente sobre el medio. Aunque en teoría puede alcanzarse un equilibrio estable entre las concentraciones en las fases de gas y de agua (relativas a la solubilidad de los gases en el medio de cultivo y la temperatura), la captación de O2 y la liberación de CO2 por los cultivos microbianos excederá con frecuencia de tales concentraciones.


EFECTOS DEL POTENCIAL REDOX SOBRE LA ACTIVIDAD MICROBIANA
Recuérdese que las actividades de un microorganismo son actividades ejecutadas por enzimas (proteínas con actividad), es decir son actividades bioquímicas, que al estar engranas secuencialmente, se denominan actividades o cambios fisiológicos (ejemplo” La glucolisis, Ciclo de Krebs, Cadena respiratoria, Pentosa fosfato, Beta oxidación, ….. )

Aunque es virtualmente imposible definir lo que se mide como Eh de un cultivo bacteriano,  se acepta que las desviaciones de este valor reflejan cambios en el equilibrio entre los agentes oxidantes y reductores que son sus principales determinantes.

La caída del potencial redox durante el almacenamiento ha sido atribuida a la liberación de H2 gaseoso y de metabolitos reductores por las enzimas del alimento o microorganismos en crecimiento activo.

La caída más rápida del Eh medida con electrodos de platino frecuentemente coincide con el comienzo de la fase logarítmica de crecimiento de los microorganismos, en la que la intensidad de las actividades metabólicas es máxima. El potencial redox puede reducirse rápidamente durante la germinación y crecimiento de los esporos puesto que, aunque inicialmente sólo germina una pequeña proporción de las esporas, los esporas que germinan y crecen producen nicotinamida adenín dinucleótido reducido (NADH) y otros reductores que reducen la concentración de oxígeno a un nivel no inhibidor para los esporos remanentes. Esta reducción del nivel de oxígeno y la mayor tensión de H2 producida por el metabolismo celular se traduce en una gran caída del potencial redox.

Los ambientes creados en los alimentos pueden categorizarse a groso modo como aquellos en los que el acceso de oxígeno está restringido y en los que no está restringido. En los que el acceso de oxígeno es limitado los microbios que se desarrollan producen CO2 + H2O como principales productos finales; aunque la producción de productos finales tales como ácidos orgánicos no es significativa, entre los metabolitos secundarlos pueden incluirse aminas, etc. Cuando el acceso al oxígeno es restringido ocurre la fermentación y pueden impartirse cambios de aroma al alimento antes de que se altere. Antes de que tales cambios sean detectables por el consumidor tiene que alcanzarse un alto número de microorganismos (> 106 /gm).

Algunos microorganismos, como los aerobios estrictos y los anaerobios, sólo poseen un sistema metabólico terminal para obtener energía y en consecuencia solamente son activos dentro de un margen de potencial redox relativamente estrecho. Otros, como los anaerobios facultativos, tienen sistemas alternativos que pueden ser puestos en marcha o paro por el potencial redox o la presencia o ausencia de oxígeno

A. Aerobios estrictos
Los aerobios estrictos en el habitat de los alimentos (e. g., Bacillus subtilis, B. megaterium, micrococos, pseudomonas, acinetobacter y moraxellas) usan el oxígeno como el aceptor final de electrones en la respiración. Aunque pueden ser proteolíticos o lipolíticos entre sus metabolitos de desecho se incluyen el agua y el dióxido de carbono. Constituyen una fracción importante de la microflora solamente cuando el O2 se encuentra facilmente disponible como ocurre en la superficie de las carnes y otros alimentos almacenados al aire. Por ejemplo, en la superficie de la carne puede producirse limo por crecuniento de las pseudomonas  y el pan se hace filamentoso por crecimiento del Bacillus subtilis.

B. Anaerobios facultativos
Los anaerobios facultativos, e.g., Lactobacillaceae, Enterobacteriaceae, Corynebacteriaceae, pueden utilizar el oxígeno como aceptor final de electrones pero en su ausencia también pueden utilizar una diversidad de aceptores de electrones (e.g., NO3-, SO42-. Dichos organismos crecen en la superficie y en el interior de los alimentos y algunos poseen actividad proteolítica o lipolítica. Con frecuencia sus productos de deshecho son ácidos orgánicos. Debido a su profusa distribución, su amplio rango de actividad enzimática y su capacidad para descomponer los compuestos orgánicos, dichos microorganismos pueden competir en una amplia gama de ambientes y con frecuencia son responsables de la alteración de alimentos de bajo Eh. A esto se debe que sean importantes microorganismos alterativos de los alimentos aunque algunos, como los lactobacilos, puedan causar cambios beneficiosos. Algunos anaerobios facultativos, como las enterobacterias, son organismos de relevancia en relación con la salud pública.

C. Anaerobios obligados
Aquellos clostridios más prevalentes en los alimentos sólo pueden crecer a bajos potenciales redox (aprox -300 mV) y algunos únicamente crecerán en ausencia de oxígeno molecular. Los valores Eh máximos a que crecen los anaerobios oscilan desde +30 a -250 mV para los clostridios (Morris, 1976). En ausencia de oxígeno algunos anaerobios pueden crecer a potenciales redox más altos que en presencia de oxígeno. Por ejemplo, el Clostridium acetobutylicum creció a +370 mV en ausencia de O2 y no lo hizo a +100 mV en presencia de O2 (O'Brien y Morris, 1971). Los anaerobios que no forman esporos, tales como Bacteroides, con frecuencia no toleran altos potenciales redox, mientras que muchos clostridios pueden sobrevivir durante largos periodos de tiempo a potenciales relativamente altos (+116 mV) en presencia de oxígeno y a veces crecen a potenciales similarmente altos (+370 mV) en ausencia de oxígeno.

Los anaerobios estrictos suelen crecer como contaminantes de la parte interna de los alimentos no procesados en la que está limitado el acceso libre del oxígeno y juntamente con los anaerobios facultativos constituyen los principales microorganismos de la alteración. Muchos anaerobios no pueden crecer por debajo de aproximadamente 10ºC por lo que se utiliza el enfriamiento rápido para inhibir su crecimiento en la carne en postrigor. Los alimentos enlatados y los alimentos empaquetados en envolturas impermeables a los gases corren mayoritariamente el riesgo de ser contaminados después del procesado por estos microorganismos. La adición de vitamina C (ácido ascórbico) a los medios de cultivo favorece el crecimiento de los anaerobios tales como el Clostridium perfringens en presencia de aire aunque no altera la tensión de oxígeno.

Hacia donde deben ir las investigaciones
Al respecto del uso de ácidos orgánicos para el control del desarrollo y crecimiento de microrganismos, últimamente se ha retomado esa vieja idea, utilizando mezclas de ácidos, como es el caso de investigaciones en ensilado químico de residuos animales y vegetales. Por ello, es vigente el desarrollo de acidulantes comerciales y algunos experimentales, utilizando mezclas de ácido cítrico, acético, fórmico, entre muchos otro, y por la eliminación de formiatos. La idea de estas investigaciones es: a. usar la mezcla más económica, la mezcla más amigable ambientalmente y la que posea mayor poder controlador, es decir aquella mezcla que proporcione el potencial redox más cercano a potenciales extremos negativos, es decir potenciales hacia -750 mv, donde la cadena respiratoria se vuelva lenta a muy lenta y, se acumule ADP y Pi y estos ejerzan control sobre la glucolisis y el ciclo de Krebs y así eventualmente, deja de funcionar el metabolismo respiratorio o trabajara muy muy lentamente.

Aunque el acidulado (ensilado químico) se realiza fundamentalmente en productos altamente perecederos con alta humedad de origen animal y, para uso de consumo animal; como es el caso de fermentación láctica de pastos y forrajes y ensilado químico de residuos orgánicos agroindustriales.

Se ha realizado muy poco en acidulado (ensilado químico) en vegetales para consumo humano; las experiencias son solo en fermentación láctica de vegetales tiernos y en acidificación con ácido acético de vegetales (vinagretas).

Es indudable las deficiencias de investigación en acidificación (ensilado químico) en productos de origen vegetal, para uso humano, en pulpas, mermeladas, jugos, bocadillos, entre otros, así como tampoco en conservación de vegetales frescos tiernos.

Véase que todos los productos mencionados anteriormente, son altamente perecederos y de alta humedad, que requieren entonces gasto de energía por refrigeración y o adición de biocidas, que ya están siendo prohibidos.

Corolario: Tratar alimentos con alta humedad y altamente perecederos con acidulación, de tal manera de poder almacenarlos al ambiente sin refrigeración…………..


EL EMPLEO DEL POTENCIAL REDOX PARA EJERCER CONTROL DE LOS MICROORGANISMOS DE LOS ALIMENTOS
Aunque tradicionalmente no se reconoce al potencial redox como un parámetro de procesado durante la preparación y pos procesado de los alimentos, es indudable que junto con el pH y las restantes barreras tecnológicas, determinan el crecimiento y desarrollo de la flora alterativa de muchos alimentos e influenciando probablemente el desarrollo de aromas tanto agradables como desagradables. El potencial redox de las piezas de la carne mencionadas anteriormente, se encuentra suficiente reducido como para prevenir el crecimiento de los aerobios (e.g., pseudomonas, bacilos u hongos) pero el bajo potencial redox (post-rigor) estimula el crecimiento de enterobacteriaceas y clostridios. La velocidad y extensión de la caída redox (más electronegativa) en los productos alimenticios que carecen de actividad enzimática residual dependen de la velocidad de crecimiento y del tipo fisiológico de bacteria presente.

Por ejemplo, los tejidos animales, sin embargo, retienen una proporción de su actividad enzimática original durante un considerable tiempo, hasta de 1 semana post-mortem, dependiente de la temperatura y del procesado. Se ha demostrado que la iniciación del crecimiento de los clostridios en el músculo de caballo era afectada por su potencial redox. Inmediatamente después de la muerte (pre-rigor) el potencial redox fue de +250 mV y en el músculo exento de bacterias el potencial descendió hasta el margen de +10 a -130 mV post-rigor. Cuando en la muestra estuvieron presentes las bacterias el potencial redox descendió eventualmente a -250 mV. Los clostridios crecieron en la muestra solamente cuando el potencial redox descendió a -36 mV, hecho que sugiere que los anaerobios naturalmente presentes en la carne no crecen hasta la implantación del rigor mortis debido al alto potencial redox de la carne en pre-rigor.

En el músculo en pre-rigor, el potencial redox permanece demasiado alto para el crecimiento de anaerobios durante unas seis horas, si bien la longitud de éste periodo varía según la reserva de oxígeno del músculo. Este periodo de alto potencial redox, en el que el pH también se acidifica hasta un nivel inhibidor, hace posible el enfriamiento de la canal hasta alcanzarse una temperatura segura (< 15ºC) antes de que comience el crecimiento de las bacterias anaerobias).

Durante el almacenamiento el potencial redox de la carne baja a aprox.-200 mV; la rápida multiplicación de los anaerobios sólo comienza a ser posible cuando el Eh ha caído por debajo de +40 mV. Una vez completado el rigor mortis el potencial redox suele ser de aproximadamente 0 mV.

En las carnes frescas picadas que no están compactamente empaquetadas el valor Eh suele ser de unos +200 mV ya que el pequeño tamaño de partícula (< 3-4 mm de diámetro) permite la rápida difusión del oxígeno. En la carne fresca saturada de oxígeno lista para la picadora el núcleo es desprovisto de oxígeno en cuestión de horas; sin embargo, si el picadillo fresco no se empaqueta compactamente permanecerá saturado de oxígeno durante 1-2 días. En consecuencia, el potencial redox de las carnes procesadas puede controlarse mediante el empaquetado. El potencial redox de los quesos oscila desde -20 a -200 mV. En los productos lácteos, el enranciamiento puede prevenirse mediante el crecimiento de bacterias que reducen el potencial redox y eliminan el oxígeno. Estas manifestaciones oxidativas no aparecen cuando el Eh es inferior a +300 mV a pH 6,5.

Se sugiere que el valor redox inicial óptimo para las carnes enlatadas se encontra entre -20 y -150 mV. Durante los largos períodos de almacenamiento el potencial redox de la carne de cerdo y de la carne de vacuno enlatadas puede bajar a -350 mV haciéndolas inadecuadas para el consumo humano. Para incrementar la capacidad tampón del producto y en cierta manera incrementar su vida útil manteniendo el potencial redox dentro de límites aceptables pueden utilizarse aditivos tales como el nitrito (oxidante) o el ácido ascórbico (reductor).

En las carnes los compuestos químicos que contienen grupos -SH mantienen las condiciones reductoras mientras que en frutas, hortalizas y verduras el ácido ascórbico y los azúcares reductores tienen el mismo efecto. Los alimentos vegetales, especialmente los zumos, poseen valores Eh de +300 a +400 mV (pH 4-5) y consecuentemente son alterados por bacterias aerobias y mohos.


EFECTOS COMBINADOS E INTERACCIONES
Todos los microorganismos que crecen en un ambiente sin libre acceso al aire reducen el potencial redox a su valor límite más bajo. Cuando en un alimento existen diferentes tipos de microorganismos sus diversas capacidades para alterar el potencial redox y también para tolerar los valores redox alterados son determinantes importantes de la competición microbiana y del establecimiento de sucesiones microbianas. Por ejemplo, los microorganismos dañados y los que tienen una fase de latencia solo alteran el potencial redox muy lentamente y apenas influyen en el curso de la sucesión microbiana.

Normalmente los anaerobios facultativos (e .g., Enterobacteriaceae) no suelen ser inhibidos por el crecimiento de los aerobios estrictos, sino que al contrario, su proliferación puede inhibir el crecimiento de microorganismos aerobios alterativos. Las especies que tienen escasa tolerancia a los bajos potenciales redox con frecuencia pueden alcanzar su máxima densidad de población antes de que el potencial redox sea reducido por debajo de su límite. La microflora de un alimento puede reducir su potencial redox y por tanto reducir su alteración por gérmenes aerobios. Por ejemplo, en el tocino empaquetado los lactobacilos pueden prevenir la alteración por los micrococos.

Es posible observar ciertas relaciones entre los límites redox para el crecimiento de los cultivos y los efectos del oxígeno sobre los anaerobios. Se sugiere que los efectos inhibidores del O2 sobre muchos anaerobios se deben directamente a su presencia y no a su efecto sobre el potencial redox. La toxicidad del oxígeno probablemente se debe a radicales libres del oxígeno, habiéndose sugerido que muchos reductores, como los tioles, actúan como secuestradores de estos radicales libres tóxicos.

Por consiguiente, los anaerobios obligados no pueden crecer en presencia de radicales libres superóxido altamente tóxicos (formados durante el metabolismo o por reacciones químicas que tienen lugar en los alimentos), ya que carecen de la superóxido dismutasa que degrada éstos radicales libres a peróxidos. Los últimos pueden ser degradados por peroxidasas, catalasas u otras enzimas tisulares. Los bajos potenciales redox proporcionan un ambiente suficientemente libre de radicales libres del oxígeno y de peróxidos para que se produzca el crecimiento de estos microorganismos. Los microorganismos totalmente desprovistos de catalasa/peroxidasa y superóxido dismutasa mueren por procesos enzimáticos y no enzimáticos que producen peróxido de hidrógeno, como por ejemplo el sistema defensivo lactoperoxidasa-tiocianato-peróxido de la leche cruda y los aniones superóxido cuando el oxígeno está presente. En consecuencia, los componentes del alimento que sirven como nutrientes, los reductores o los oxidantes, pueden por sí mismos generar o neutralizar los subproductos tóxicos de las reacciones de radicales libres o peroxidativas.

A veces la total exclusión del oxígeno molecular no es suficiente para asegurar el crecimiento de los anaerobios estrictos puesto que ello sólo puede reducir el potencial redox a +100 mV. Los organismos anaerobios requieren en sus cultivos un bajo Eh que con frecuencia pueden desarrollar y mantener. Los anaerobios crecen mejor bajo las llamadas "condiciones reductoras" en las que hay una demanda mínima de la capacidad reductora del microorganismo, que entonces pueden emplear con mayor productividad para obtener energía o para la biosíntesis. La consecución y mantenimiento de estas condiciones de equilibrio deseables en muchos alimentos o medios de cultivo que carecen de reductores exige la contribución reductora de los propios microorganismos. Los anaerobios difieren en su capacidad para generar la capacidad reductora excedentaria (disponible) y los alimentos pueden variar en la acción tamponante redox o pares redox intrínsecos; estos interactúan proporcionando un poderoso factor selectivo en el alimento.

Aquellos microorganismos que poseen menor capacidad reductora tienen un ciclo altamente acoplado de generación y aceptación de electrones endógenos que apenas permite la diversión de un flujo de electrones para la reducción de oxidantes exógenos. Su crecimiento en los alimentos no prerreducidos será limitado y constituirán las especies más afectadas por la adición de oxidantes al alimento. Por el contrario, su crecimiento será favorecido por el envasado en envolturas impermeables a los gases o la adición de reductores. Probablemente estas especies se recuperan con dificultad de los alimentos cuando el ambiente se altera pudiendo ser incapaces de crecer en medios que no han sido pretamponados a un bajo Eh.

Los agentes reductores que favorecen la creación de un potencial redox bajo (e. g., sulfito y tioglicolato) son útiles contribuyentes de la iniciación del crecimiento de los anaerobios, sobre todo a partir de pequeños inóculos. Los medios de crecimiento de los anaerobios frecuentemente se suplementan con compuestos que contienen grupos -SH (e. g., cisteína) que actúan como agentes reductores, hallándose probablemente favorecido su crecimiento en aquellos alimentos, como la carne, que son anaeróbicos y contienen tales compuestos. Experiencias, muestran que el crecimiento de Bacillus subtilis y Pseudomonas fluorescens resultó inhibido por el O4MnK a pesar de que el compuesto incrementó el potencial redox; el crecimiento del Bacillus fue estimulado por el S2O4Na2. Por otra parte, el crecimiento de Torula utilis fue independiente del Eh. 

El potencial redox ambiental es un determinante importante del crecimiento microbiano y por ello puede actuar como agente selectivo y como factor que influye en los productos metabólicos de los microorganismos. La forma en que el potencial redox afecta al metabolismo microbiano o selecciona una determinada especie de microbio es imperfectamente conocida en la actualidad y requiere ulterior estudio. Como se ha mostrado en este capítulo, es difícil obtener estimaciones exactas del potencial redox y además interpretar tales lecturas una vez efectuadas. La interacción de la superóxido dismutasa y peroxidasa con pares redox particulares y radicales libres tóxicos apenas se comprende; el conocimiento de la significación de estas interacciones en las células puede aportar pistas sobre el modo de acción de muchos conservadores y otros inhibidores desconocidos en los alimentos.


La regulación alostérica de la glucolisis
En la ruta de la glucólisis existen tres pasos importantes de regulación, correspondientes con los tres pasos irreversibles y que están catalizados, respectivamente, por la hexocinasa, la fosfofructocinasa-1 y la piruvato cinasa. Estas enzimas están reguladas principalmente a través de una regulación alostérica.

La hexocinasa está regulada alostéricamente por su producto, la glucosa-6- fosfato, que inhibe la actuación de la enzima. También se inhibe por ATP, un indicador de que las necesidades energéticas de la célula están satisfechas. Esta regulación controla la cantidad de glucosa que será aprovechada en la glucólisis. La fosfofructocinasa-1 está activada por fructosa-2,6-bisfosfato y AMP [animal] o ADP [vegeta] (un indicador de una baja producción de energía), inhibiéndose por citrato, ATP y H+. Los protones son un control para prevenir un posible daño por un incremento de la concentración de ácido, ya que el producto final de la glucólisis puede originar fácilmente ácido láctico, que podría ser causa de una acidosis.

La fructosa-2,6-bisfosfato se produce por la acción de la fosfofructocinasa-2 o PFK-2/FBPasa-2, que es una enzima controlada por la acción de la insulina y el glucagón, lo cual permite un control hormonal de la glucólisis. Así, la insulina, una hormona que indica un alto nivel de glucosa en sangre, favorece la glucólisis, y el resultado es que disminuye los niveles de glucosa en sangre, mientras que el glucagón actúa de forma opuesta inhibiendo la glucólisis. Los demás factores de regulación de la fosfofructocinasa-1 informan del nivel energético de la célula, de tal forma que si la célula tiene un bajo nivel energético, la glucólisis se incrementa y viceversa.

Finalmente, el último paso regulado en la glucólisis es la fosforilación catalizada por la piruvato cinasa. Esta reacción resulta inhibida cuando hay suficiente ATP o existen otros combustibles como el acetil CoA o la alanina, y está potenciada por la presencia de AMP y fructosa-1,6-bisfosfato. Este último compuesto permite transmitir la información que regula el paso de la fructocinasa-1. La piruvato cinasa presenta, además, una regulación por modificación covalente a través de un mecanismo de fosforilación y desfosforilación controlado hormonalmente por el glucagón. Cuando los niveles de glucagón son altos, se activa una proteína cinasa A que produce la fosforilación y la consiguiente inactivación de la piruvato cinasa.

La ruta de la glucólisis no solo sirve para degradar glucosa, sino que también se utiliza para catabolizar otra serie de monosacáridos. Entre estos monosacáridos destacan la fructosa, la mañosa y la galactosa.

La manosa va ser activada a través de la hexocinasa mediante el gasto de una molécula de ATP, originando manosa-6-fosfato que será isomerizada a fructosa-6-fosfato por la fosfomanosa isomerasa, entrando ya de esta forma en la ruta glucolítica. La fructosa también puede fosforilarse a fructosa-6-fosfato por acción de la hexocinasa e incorporarse a la glucólisis. En el hígado la fructosa entra en la ruta glucolítica mediante fosforilación en posición 1 catalizada por la fructocinasa. La acción posterior de una aldolasa escinde la fructosa-1 -P en dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído. El gliceraldehído se fosforila a continuación a gliceraldehído-3-fosfato, obteniéndose de esta forma las dos triosas fosfato que serán aprovechadas en la ruta glucolítica. Errores en esta ruta alternativa de la glucosa provocan la intolerancia a la fructosa.

La ruta de entrada de la galactosa es algo más compleja, ya que este monosacárido se suele aprovechar para la formación de los oligosacáridos de los glucolípidos, que son de gran importancia en la formación de las membranas celulares, sobre todo de las células cerebrales. La galactosa se activa, pero esta vez a través de su unión a UDP y, posteriormente, se transforma en UDP-glucosa, que se convertirá en glucosa-6-fosfato y entrará en la glucólisis. Las enzimas implicadas en esta ruta están relacionadas con una serie de patologías conocidas como galactosemias.


La regulación alostérica del Ciclo de Krebs
La velocidad del ciclo de Krebs viene continuamente modulada para cumplir con las necesidades energéticas de la célula. Los sitios primarios de control son las enzimas alostéricas: la isocitrato deshidrogenasa y la α-cetoglutarato deshidrogenasa. 

La isocitrato deshidrogenasa es estimulada alostéricamente por la presencia de ADP, que aumenta la afinidad de la enzima por el sustrato. Las uniones de isocitrato, de NAD+, de Mg2+, y de ADP, a la enzima son mutuamente cooperativas en sentido activador. Por contra, el NADH inhibe la enzima por el desplazamiento directo de NAD+. El mismo ATP tiene efecto inhibitorio.

El segundo sitio del control del ciclo de Krebs está cerca de la α-cetoglutarato deshidrogenasa.

Algunos aspectos del control de esta enzima son parecidos a los del complejo enzimático de la piruvato deshidrogenasa, como puede esperarse dada la extrema homología entre las dos enzimas. La α-cetoglutarato deshidrogenasa es inhibida por el succinil-CoA y el NADH, es decir, los productos de la reacción que cataliza. La α-cetoglutarato deshidrogenasa puede ser también inhibida genéricamente por un alto nivel energético presente en la célula. Esto significa que, en presencia de altos niveles de ATP, la célula es capaz de reducir la eficiencia del proceso de producción de energía.

En muchas bacterias, también se controla la entrada en el ciclo de las moléculas con dos átomos de carbono. En ellos, la síntesis de citrato, oxalacetato y acetil-CoA es la sede de una importante regulación. EL ATP, en efecto, es un inhibidor alostérico de la citrato sintasa. El efecto concreto del ATP es aumentar la KM de la enzima por el acetil CoA. De este modo, cuanto más ATP está presente en la célula menos Acetil-CoA se introduce en el ciclo.


Potencial redox y la respiración celular
El potencial estándar redox ("torre redox") muestra el potencial redox de las reacciones globales metabólicas comunes, visto como un flujo de electrones entre las moléculas, originado por la captura de parte de la energía liberada de un compuesto, pasando de una energía alta a estados de energía más bajos (glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria). Los electrones donados por las "reacciones" en la parte superior se pueden consumir en una media reacción más baja en la torre para completar una reacción termodinámicamente favorable.

Por ejemplo, el proceso neto de la glucólisis implica la oxidación de glucosa a piruvato acoplada a la reducción de NAD + a NADH. Dado que la oxidación de la glucosa se encuentra en la parte superior de la torre y la reducción de NAD + está por debajo de ella, este flujo de electrones es termodinámicamente favorable.

Comparando con la barra de escala de hidrólisis de ATP también podemos ver que este flujo de electrones es lo suficientemente favorable para generar ATP. La respiración aeróbica implica muchas transferencias intermedias de electrones a través de la cadena de transporte de electrones. Se muestran varias de estas transiciones, que incluyen la oxidación de succinato a fumarato que se acopla mecánicamente a la reducción de ubiquinona a ubiquinol en las membranas mitocondriales internas. Cada una de estas transferencias intermedias de electrones debe ser termodinámicamente favorable por sí misma para que la respiración continúe. Al comparar con la "escala de hidrólisis de ATP", podemos ver que las transformaciones individuales en la cadena de transporte de electrones no son lo suficientemente enérgicas como para generar ATP por sí mismas. Sin embargo, son lo suficientemente favorables para bombear un protón a través de la célula o la membrana mitocondrial. Esta es la base energética de la quimiosmosis: las células almacenan “cuantos” de energía demasiado pequeña para la síntesis de ATP en el gradiente de protones a través de una membrana. Esa energía se usa luego para generar ATP al convertir el gradiente de H + en enlaces de fosfonanhídrido en ATP a través de la ATP sintasa.

En la figura siguiente, un montaje para mostrar algunos aspectos de la torre redox, equivalencia o paralelismo entre algunos cambios fisiológicos del metabolismo respiratorio y el potencial REDOX requerido para funcionar en forma sin dificultadas (optima), es decir que ocurra fácilmente el flujo de electrones. Una "torre redox" que muestra el potencial redox de las medias reacciones metabólicas comunes. Los procesos metabólicos pueden verse como electrones en movimiento entre las moléculas, que a menudo capturan parte de la energía liberada a medida que los electrones pasan de los estados de alta energía a los de menor energía, como en la glucólisis o la respiración. Los electrones donados por las "medias reacciones" en la parte superior se pueden consumir en una media reacción más abajo en la torre para completar una reacción termodinámicamente favorable.

Por ejemplo, el proceso neto de la glucólisis implica la oxidación de la glucosa a piruvato acoplada a la reducción de NAD + a NADH. Dado que la oxidación de la glucosa se encuentra en la parte superior de la torre y la reducción de NAD + está por debajo de ella, este flujo de electrones es termodinámicamente favorable. En comparación con la barra de escala de hidrólisis de ATP, también podemos ver que este flujo de electrones es lo suficientemente favorable para generar ATP.

La respiración aeróbica implica muchas transferencias de electrones intermedias a través de la cadena de transporte de electrones. Varias de estas transiciones se muestran, incluyendo el succinato de oxidación a fumarato que está acoplado mecánicamente a la reducción de ubiquinona a ubiquinol en las membranas mitocondriales internas. Cada una de estas transferencias intermedias de electrones debe ser termodinámicamente favorable por sí sola para que la respiración pueda continuar. Al compararnos con la "escala de hidrólisis de ATP", podemos ver que las transformaciones individuales en la cadena de transporte de electrones no son lo suficientemente energéticas como para generar ATP por sí mismas. Sin embargo, son lo suficientemente favorables para bombear un protón a través de la célula o la membrana mitocondrial. Esta es la base energética de la quimiosmosis: las células almacenan una cantidad de energía demasiado pequeña para la síntesis de ATP en el gradiente de protones a través de una membrana. Esa energía se usa más tarde para generar ATP al convertir el gradiente de H + en enlaces de fosfohidruro en ATP a través de la ATP sintasa.

NOTA: Véase que: Aproximadamente.
1.
Un potencial redox muy negativo desde -700 mV hasta un poco más de los -320 mV, es necesario para que ocurra fácilmente la glucolisis (Producción de acetilCoA, en el citoplasma celular).

2. Un potencial redox aproximado entre -240 y -190 mV, son necesarios para que ocurra fácilmente el ciclo de Krebs (en el citosol de la mitocondria).
3. Un potencial redox, aproximado entre 0 y +350 mV, es necesario para que ocurra fácilmente la fosforilación oxidativa en la cadena respiratoria (en la membrana interna mitocondrial).
$$$$$
Así, un POR cercano a cero mV y tendiendo fuertemente a POR mV muy negativos, controlara fuertemente la fosforilación oxidadtiva (no trabaja o trabajara lentamente) y por tanto el metabolismo respiratorio y, por ello no habrá crecimiento y desarrollo de microorganismos; aunque pueden estar presentes.

Recuérdese que al funcionar lentamente la fosforilación oxidativa, deja de usarse el ADP y Pi y, estos controlan alostericamente las velocidades de reacción de la glucolisis y el Ciclo de Krebs y; eventualmente el metabolismo respiratorio microbiano se vuelve muy muy lento o se detiene y, por supuesto el metabolismo respiratorio de los microorganismos presentes.

Las condiciones anteriores de un medio o una matriz alimento, se consiguen, agregando ácidos, bases, o mezcla de ellos, modificando el pH y el POR. Es prudencial, recordar, que una matriz alimento, está constituida por múltiples compuestos, donde algunos de ellos tienen efecto buffer, por lo que a un valor dado de pH, se pueden tener valores distintos de POR; por lo que hay que tener cuidado con el cálculo por formula en base a uno de ellos, más cuando hay mezcla de ácidos. 

Estas características, son base fundamentales del control que ejerce el P.O.R.
en las reacciones enzimáticas respiratorias y reacciones químicas.

NOTA: Aquí no se desarrollan tips sobre el efecto modulador del POR en cambios químicos de interés alimentarios, por ejemplo, peroxidación, entre muchos otros. Es tema de otra guía de estudio. 

Recomendaciones sobre el uso de ácidos orgánicos en ensilado químico de alimentos humano, tanto de frescos (postcosecha), mínimamente procesados o procesados.

1.  Para experiencias de creación de acidulantes, para uso animal, usando mezclas de ácidos orgánicos, optimizando vía simulación, leer el trabajo de investigación del Profesor Enrique Avila

2.  Para experiencias de creación de acidulantes para uso en alimentación humana, las experiencias son pocas detectables: Apenas hay algunas recomendaciones sobre el control del pOH, es decir producción y venta de aguas alcalinas, para ello, se utiliza búferes con Carbonatos y Fosfatos para crear una bebida alcalina, que se recomienda para el control eventual de acidez estomacal y para preparar bebidas burbujeantes saboreadas, alcohólicas o no.

3.   Se recomienda iniciar investigaciones, en la creación de acidulantes; que estén compuestos por mezclas de ácidos orgánicos comestibles humanos, tales como los originados por el ciclo de Krebs (por ejemplo: Cítrico, Tartárico, Málico), que pudieran mezclarse con otros, como los ácidos grasos volátiles (butíricos, acético, propiónico) y además con el ácido láctico; todos de consumo humano.

4.  Por otro lado, es interesante considerar la Glucona delta Lactona (GDL), usada en productos cárnicos y en leche para su conservación.
La GDL es un éster cíclico neutro del ácido glucónico. Al ser disuelta en un medio acuoso, la GDL sólida reacciona con el agua para formar ácido glucónico.
Las principales ventajas que ofrece la GDL sobre los otros ácidos orgánicos son:

a. La reducción del pH es progresiva y continua (no se conoce la evolución del POR), lo cual la diferencia de la acidificación instantánea producida por los otros ácidos orgánicos mencionados.
b. El sabor dulce que inicialmente tiene la GDL, se vuelve ligeramente ácido durante la hidrólisis. Sin embargo, el sabor final de una solución acuosa de GDL es de sensación menos ácido que el de una solución de otros ácidos empleados comúnmente en la industria alimentaria.
c. En cárnicos ayuda en la disminución del nitrito residual.

La variedad de todos los ácidos referidos y sus características, permite seleccionar grupos que pueden aplicarse a alimentos típicamente de uso y consumo: Salado, Dulce, Agridulce y/o salado-dulce.
El único acido que recibe algunos comentarios negativos inexpertos es el ácido propiónico (ácido propanoico), es un ácido graso saturado con una cadena corta que está integrado por un etano unido al carbono de un grupo carboxilo, que desprende sales conocidas como propionatos.
Se usa actualmente en pan, bizcochos, pasteles y otros productos que son cocinados en horno, debido a su acción inhibidora del hongo.
Está presente en forma natural en los quesos; quizás su exceso puede producir alergias a personas sensibles.
Con las siguientes desventajas: el ácido propiónico es un líquido aceitoso incoloro que presenta un fuerte olor rancio y desagradable, con un peso molecular de 74,08 g/mol. Igualmente, es un ácido débil muy soluble en agua, etanol, éter y cloroformo. Mostrando propiedades que son propias de los ácidos carboxílicos, químicamente puede formar amidas, ésteres, anhídridos, derivados del cloruro, y en presencia del bromo crear ácido bromo propanoico. Teniendo atributos intermedios con ácidos más pequeños como el fórmico o el acético y otros más grandes.

5.  Por otro lado, la creación de acidulantes es de interés en agricultura, ya que mezclas pueden ser usados en:

a. Líquidos de riego para suelos o en líquidos de irrigación hidropónicos, ya que así puede manejarse más adecuadamente la disponibilidad y absorción de elementos minerales por el sistema radical; esto como una mejora a la tradicional costumbre de solo alterar (controlar) el pH.
En este caso por ejemplo, el ácido gluónico se compleja con el cobre (gluconato de cobre), también es un quelante de Ca+ (gluconato de calcio), de potasio (gluconato de potasio), de hierro (gluconato de hierro). Algunos de ellos son promores del enraizamiento.
Recuérdese que estos quelados son también usados para uso médico, como co-trasportador de minerales.

b. Pastos y forrajes, corte y tratamiento postcosecha en época de invierno y conservación para uso en épocas de verano 

NOTA: Las investigaciones futuras, se recomienda realizarlas bajo una planificación experimental, bajo diseños estadísticos, es decir bajo arreglos de tratamientos como los de Space Filling, dada su economicidad y eficiencia en modelación, que permite optimizar en forma multiobjetivo, con procesos de simulación.

Para ejemplo metodológico, ver el trabajo de ascenso del profesor Enrique Avila.

Propuestas de proyectos en proceso: Área de investigación “quimiomodulación”, Línea de investigación. “Ensilado químico de comestibles orgánicos (productos, subproductos, residuos)”. 

Visión. Exploración de procesos tecnológicos que contribuyan a la protección de los servicios ambientales, en la sustentabilidad del metabolismo de la antrópica socioecológica como intrínseco del sistema biosférico y geosférico, que conlleve a la cultura de la planetarización, mas allá de la globalización.

Misión. Revalorización de Productos, Subproductos, Residuos, así como el desarrollo y conservación de nuevos productos, en la búsqueda de contribuir en la instauración de la economía circular y Multi-R.

Objetivo. Conservación al ambiente a largo plazo en anaquel, sin refrigeración de Productos, Subproductos, Residuos y, nuevos Productos, con alto contenido de humedad y altamente perecederos.

Proyectos.

1. Modulación del POR a valores entre 0 mV y más cercanos a -700 mV, para reducir o inactivar la velocidad de actividad de microorganismos.

a. Revalorización y conservación de residuos de mataderos de bovinos
b. Revalorización y conservación de residuos de mataderos de cerdos
c. Revalorización y conservación de residuos de mataderos de aves
d. Conservación de leche líquida y suero láctico líquido, con acidulantes
e. Desarrollo y conservación de quesos embutidos en tripa natural.
f. Desarrollo y conservación de masas vegetales embutidos en tripa natural, adicionada con acidulantes e hidrocoloides.
g. Conservación de bebidas y sopas, con acidulantes
h. Rediseño de conservación de vegetales encurtidos, adicionado de acidulantes alternativos
i. Conservación de jugos y concentrados de frutas y hortalizas con acidulantes
j. Desarrollo y conservación pos cosecha de pastos y forrajes con acidulantes
k. Desarrollo y conservación de mezclas de Auyama con frutas y hortalizas, con acidulantes
l. Desarrollo y conservación de masa cruda de maíz amarillo jojoto, con acidulantes.
m. Desarrollo y conservación de productos de panadería especiales con harinas de cereales y leguminosas, añadidos de acidulantes orgánicos e hidrocoloides.


2. Modulación del POR a valores mucho mayores de +350 mV a +750 mV, para aumentar velocidad de actividad de microorganismos. Involucrando la variabilidad de la presión osmótica ejercida por sustratos.

a. Producción de biomasa
b. Producción de alcohol, biosurfactantes, hidrocoloides, emulsionantes, entre otros.


3. Acidulantes en raciones balanceadas para animales y/o en el agua de bebida.

Acidulación del agua de bebida a pH menores de 5 y bufferadas a un POR que contribuya al metabolismo microbiano gastrointestinal animal.

a. Modulación del metabolismo gastrointestinal de aves
b. Modulación del metabolismo gastrointestinal de porcinos
c. Modulación del metabolismo gastrointestinal de bovinos
d. Modulación del metabolismo gastrointestinal de peces
e. Modulación del metabolismo gastrointestinal de cuyes

 
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