Efecto del tratamiento por altas presiones hidrostáticas (HHP) en la calidad de queso fresco y en las proteínas de suero de queserías

Abstract

[EN] High Hydrostatic Pressure technology emerged several years ago in response to consumer interest for products having greater organoleptic and nutritional quality than those traditionally processed by heat. The food industry initially improved preservation processes developing continuous heat treatment HTST, UHT and aseptic packaging. However, despite these improvements foodstuffs preserved by heat still have quality losses. Although initially the application of High Hydrostatic Pressure in the field of food was focused towards preservation, with the development of technology and research around new applications raised that make it very interesting for the sector. In this context, the aim of this thesis has been the application of High Hydrostatic Pressure on the preservation of fresh cheese and the revalorization of by-products from cheese factories. For this, the effect of treatments by high hydrostatic pressure (HHP) on pathogenic microorganisms (S. aureus, L. monocytogenes) and spoilage microorganisms (Rhodotorula glutinis, aurantiogriseum Penicillium, Pseudomonas fluorescens) that are present in lactic products is evaluated as well as the effect of various factors (sodium chloride (NaCl), initial treatment temperature) on microbial inactivation. To study this effect peptone water at concentrations of 0; 0.1; 0.5; 0.8% NaCl was used as reference medium and fresh cheese as complex matrix containing 0.5% NaCl. Pressure ranges between 200 and 550 MPa (Mega Pascals) were used with short treatment times (in the order of seconds to several minutes), combined with a moderate initial temperature of 20 to 50 °C.The results of microbial inactivation were fitted to the mathematical model that best described the behavior of inactivation curves, allowing predicting the behavior of the microorganisms being treated by HHP under different environmental factors. Treatments by HHP of R. glutinis and P. aurantiogriseum around 350 - 400 MPa generated more than 5 log10 reductions on the initial contamination. The NaCl concentration present in the reference medium for these two microorganisms was an additional control factor. Regarding the effect of the substrate significant differences between the mean values obtained for the reference medium and the complex matrix (cheese) were observed, fresh cheese showed a lower reduction in the initial inoculated load. Due to the production processes of cheesemaking large amount of residual whey generated is a problem under the environmental point of view. In this thesis the use of residual liquid whey was also studied in conjunction with whey protein isolates (WPI) for the purpose of producing gels with a high biological value through various HHP processes. The various mixtures of whey and different percentages of WPI (5, 7, 11, 15% w/v) processed by HHP resulted in gels with different characteristics. The pH values, color (L * a * b *) vary slightly directly depending on the WPI concentration and the storage time. The hardness values and gumminess were modified depending on the liquid medium and the concentration of WPI. The use of cheese whey to gelation favored water retention, significantly reducing the syneresis under refrigeration. This study shows the potential of HHP as control measure, demonstrating the effectiveness of these treatments to prolong the shelf life of fresh cheeses and as unconventional technique to generate new textures that can have great industrial interest at the same time that revalorize some wastes.

[ES] La tecnología de las Altas Presiones Hidrostáticas (HHP) emergió hace varios años como respuesta al interés de los consumidores por disponer de productos de una mayor calidad organoléptica y nutricional que los tradicionalmente procesados por calor. La industria agroalimentaria inicialmente mejoró sus procesos de conservación por calor desarrollando los tratamientos continuos HTST, UHT y el envasado aséptico. Sin embargo, a pesar de estas mejoras los productos alimenticios conservados por calor siguen presentando pérdidas en su calidad final. Aunque al principio la aplicación de las Altas Presiones Hidrostáticas en el campo de la alimentación se enfocó hacia la conservación, con el desarrollo de la tecnología y la investigación alrededor de ella han surgido nuevas aplicaciones que la hacen muy interesante para el sector. En este contexto, el objetivo de la presente tesis doctoral ha sido la aplicación de las Altas Presiones Hidrostáticas en la conservación de queso fresco y en la revalorización de subproductos de queserías. Para ello, se evalúa el efecto de los tratamientos por Altas Presiones Hidrostáticas (HHP) sobre microorganismos patógenos (Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes) y alteradores (Rhodotorula glutinis, Penicillium aurantiogriseum, Pseudomonas fluorescens) de productos lácteos y el efecto de diversos factores presentes en los alimentos (cloruro sódico (NaCl), temperatura inicial de tratamiento) sobre la inactivación microbiana. Para estudiar este efecto se utilizó como medio de referencia agua peptona a concentraciones de 0; 0,1; 0,5; 0,8% de NaCl y como matriz compleja queso fresco con un contenido de 0,5% de NaCl. Se utilizaron intervalos de presión entre 200 y 550 MPa (Mega Pascales) con tiempos de tratamiento cortos (en el orden de segundos a varios minutos), combinados con una temperatura inicial moderada de 20 a 50 °C. Los resultados de inactivación microbiana se ajustaron al modelo matemático que mejor describía el comportamiento de las curvas de inactivación, lo que permite predecir el comportamiento de los microorganismos frente a las HHP y bajo los diferentes factores. En cuanto a las HHP para R. glutinis y P. aurantiogriseum tratamientos en torno a los 350 - 400 MPa generaron más de 5 reducciones log10 de la carga inicial. La concentración de NaCl presente en el medio de referencia para estos dos microorganismos fue un factor adicional de control. Con respecto al efecto del medio de trabajo se observaron diferencias significativas (p<0,05) entre los valores medios obtenidos para el medio de referencia y la matriz compleja (queso fresco): el queso fresco presentó una menor reducción en la carga inicial inoculada.Debido a los procesos productivos de la fabricación del queso se genera gran cantidad de suero lácteo residual que es un problema bajo el punto de vista medioambiental. En esta tesis también se estudió la utilización del suero lácteo líquido residual en conjunto con aislados proteicos del suero (WPI) con la finalidad de producir geles con un elevado valor biológico mediante diversos procesos de HHP. Las diversas mezclas de suero de queso junto con los porcentajes de 5, 7, 11, 15% p/v de WPI procesadas por HHP dieron lugar a geles con diversas características. Los valores de pH, color (L*a*b*) variaron ligeramente dependiendo directamente tanto de la concentración de WPI como del tiempo de almacenamiento. Los valores de dureza y gomosidad sufrieron modificaciones dependiendo del medio líquido y la concentración de WPI. La utilización de suero de queso para la formación del gel favoreció la retención de agua, reduciendo significativamente la sinéresis en refrigeración.Este estudio muestra el potencial de las HHP como una medida de control, demostrándose la efectividad de estos tratamientos para prolongar la vida útil de los quesos frescos y como técnica no convencional para generar nuevas texturas que pueden tener gran inte

[CA] La tecnologia de les altes pressions hidrostàtiques va emergir fa diversos anys com a resposta a l'interés dels consumidors per disposar de productes d'una qualitat organolèptica i nutricional major que la dels processats per calor tradicionalment. La indústria agroalimentària inicialment va millorar els seus processos de conservació per calor desenvolupant els tractaments continus HTST, UHT i l'envasat asèptic. No obstant això, malgrat aquestes millores els productes alimentaris conservats per calor continuen presentant pèrdues en la seua qualitat final.Tot i que al principi l'aplicació de les altes pressions hidrostàtiques en el camp de l'alimentació es va enfocar cap a la conservació, amb el desenvolupament de la tecnologia i la investigació al voltant d'ella han sorgit noves aplicacions que la fan molt interessant per al sector. En aquest context, l'objectiu de la present tesi doctoral ha sigut l'aplicació de les altes pressions hidrostàtiques en la conservació del formatge fresc i en la revalorització de subproductes de formatgeries. Per a això, s'avalua l'efecte dels tractaments per altes pressions hidrostàtiques (HHP) sobre microorganismes patògens (Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes) i alteradors (Rhodotorula glutinis, Penicillium aurantiogriseum, Pseudomonas fluorescens) de productes lactis i l'efecte de diversos factors presents als aliments (clorur sòdic (NaCl), temperatura inicial de tractament) sobre la inactivació microbiana. Per a estudiar aquest efecte es va utilitzar com a medi de referència aigua peptona a concentracions de 0; 0,1; 0,5; 0,8% de NaCl i com a matriu complexa formatge fresc amb un contingut de 0,5% de NaCl. Es van utilitzar intervals de pressió entre 200 y 550 MPa (Mega Pascals) amb temps de tractament curts (en l'orde de segons a diversos minuts), combinats amb una temperatura inicial moderada de 20 a 50 °C. Els resultats d'inactivació microbiana es van ajustar al model matemàtic que millor descrivia el comportament de les corbes d'inactivació, el que permet predir el comportament dels microorganismes front a les HHP i baix els diferents factors. En referència a les HHP per a R. glutinis i P. aurantiogriseum tractaments al voltant dels 350 - 400 MPa van generar més de 5 reduccions log10 de la càrrega inicial. La concentració de NaCl present en el medi de referència per a aquestos dos microorganismes va ser un factor addicional de control. Respecte a l'efecte del medi de treball es van observar diferències significatives (p<0,05) entre els valors mitjans obtinguts per al medi de referència i la matriu complexa (formatge fresc): el formatge fresc va presentar una menor reducció en la càrrega inicial inoculada. Degut als processos productius de la fabricació del formatge es genera gran quantitat de sèrum lacti residual que és un problema baix el punt de vista mediambiental. En aquesta tesi també es va estudiar la utilització del sèrum lacti líquid residual en conjunt amb aïllats proteics del sèrum (WPI) amb la finalitat de generar gels amb un elevat valor biològic mitjançant diversos processos de HHP. Les diverses mescles de sèrum de formatge juntament amb els percentatges de 5, 7, 11, 15% p/v de WPI processades per HHP van generar gels amb diverses característiques. Els valors de pH, color (L*a*b*) van variar lleugerament depenent directament tant de la concentració de WPI com del temps d'emmagatzematge. Els valors de duresa i gomositat van sofrir modificacions depenent del medi líquid i la concentració de WPI. La utilització del sèrum de formatge per a la formació del gel va afavorir la retenció d'aigua, reduint significativament la sinèresi en refrigeració.Aquest estudi mostra el potencial de les HHP com a una mesura de control, demostrant-s'hi l'efectivitat d'aquestos tractaments per a prolongar la vida útil dels formatges frescos i com a tècnica no convencional per a generar noves textures que poden tindre gran interés