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AIMPLAS trabaja en el desarrollo de un sensor de ox?geno integrado en el envase capaz de detectar fallos en el envasado en atm?sfera modificada, proporcionando informaci?n en todo momento de la calidad y seguridad del alimento

Por Lola G?mez Jim?nez, Departamento de Impresi?n Funcional y Recubrimientos, AIMPLAS (Instituto Tecnol?gico del Pl?stico).

Introducci?n:

Seg?n la Organizaci?n Mundial de la Salud (OMS), cada a?o se detectan 600 millones de casos de enfermedad causados por el suministro de alimentos contaminados y 420.000 personas mueren cada a?o afectadas por dicha contaminaci?n. (1)

Trazar, monitorizar e incluso asegurar la calidad de los alimentos es, por tanto, un objetivo prioritario para la industria alimentaria.

Actualmente, se utiliza la fecha de caducidad para estimar la vida ?til y determinar la retirada de los alimentos, pero ?sta es incapaz de informar en tiempo real de su condici?n, lo que supone un riesgo para los consumidores. Por otro lado, los retiros anticipados de alimentos generan miles de millones de d?lares en desperdicios cada a?o, lo que es otro resultado no deseado de una fecha de vencimiento inexacta y predeterminada. (2)

Todo esto genera la necesidad de desarrollar sistemas que puedan monitorizar la calidad del alimento en tiempo real, ya que los materiales de embalaje, dise?ados para proteger y preservar el contenido del envase, no son suficientes. Estos sistemas se engloban dentro de lo que se llama el envase inteligente.

Envase inteligente:

El envase inteligente (3) desempe?a, por tanto, un papel clave para mejorar la seguridad alimentaria. As?, su principal objetivo es informar acerca de la historia del envase y/o de las propiedades y el estado del alimento. Habitualmente incorporan indicadores que dan respuesta a cambios f?sicos o qu?micos que tienen lugar en las caracter?sticas del alimento o en el entorno. (4)

Existen distintos tipos de envasado inteligente. Entre ellos se encuentran los indicadores de fuga, que monitorizan la concentraci?n de ox?geno o di?xido de carbono dentro del envase, (5) aunque tambi?n pueden controlar otros gases. Determinar la presencia de ox?geno es de vital importancia, ya que est? correlacionada con el deterioro de los alimentos. As?, participa en el crecimiento de microorganismos aerobios, en el enranciamiento oxidativo de los l?pidos y destruye vitaminas liposolubles como las vitaminas A y E. (6)

La utilizaci?n de atm?sferas modificadas (MAP), para incrementar la vida ?til de los alimentos, se emple? por primera vez a principios de la d?cada de 1930 y durante 50 a?os se consider? como una de las diez innovaciones m?s significativas de la Ciencia de los Alimentos. Dicho envasado consiste en sustituir la atm?sfera que rodea al alimento por otra especialmente dise?ada para minimizar las reacciones qu?micas, enzim?ticas y microbianas, reduciendo, por tanto, la concentraci?n de ox?geno. Este envasado permite mantener la m?xima calidad y ampliar la conservaci?n de los productos, favoreciendo la apertura de nuevos mercados y simplificando la log?stica de suministro.

Sin embargo, existen algunos factores que pueden alterar la calidad de los alimentos envasados en MAP, como un sellado insuficiente, la permeaci?n de ox?geno en el interior del envase o una mala gesti?n del envase durante su transporte o almacenamiento.

El control de la hermeticidad del envase es de gran importancia y se realiza solamente en l?nea, de una forma destructiva, mediante el uso de instrumentos anal?ticos sobre un n?mero reducido de envases. Se trata de un proceso de control caro y no homog?neo que no garantiza la integridad de la totalidad de los envases. Esa falta de control puede conllevar un mayor n?mero de devoluciones y desperdicio del alimento. Adem?s, no hace un seguimiento de dichos envases durante el transporte, almacenamiento y tampoco a su llegada al consumidor.

Un sistema de envasado inteligente como el sensor de fuga de ox?geno, permitir? controlar las condiciones de conservaci?n de los alimentos en todo su ciclo de vida.

Sensores de fuga ox?geno:

Ya existen soluciones en el mercado capaces de monitorizar los cambios de ox?geno en el interior del envase. Estos sensores funcionan a trav?s de distintos mecanismos: luminiscencia y colorimetr?a redox. (7) Los primeros se presentan en forma de etiqueta, pero necesitan de instrumental anal?tico para obtener una respuesta del sensor. Como ejemplo se puede citar el producto Oxysense (8) (ver Figura 1), que est? compuesto por un equipo de medida de la se?al y etiquetas indicadoras que se adhieren en el interior del envase. Estos indicadores proporcionan una medida real, r?pida y no destructiva de la cantidad de ox?geno que hay dentro del envase, pero necesitan de instrumentos anal?ticos para ser interpretados y su precio es elevado.

Por otro lado, los indicadores colorim?tricos poseen en su interior colorantes redox. En este tipo de sensores se produce un cambio de color perceptible al ojo humano al pasar de un entorno anaerobio a uno con ox?geno. Estos indicadores se pueden encontrar comercialmente en forma de etiqueta y de ?tablet?. As?, como ejemplos se pueden citar el ?Ageless Eye? de Mitsubishi Gas Chemical (9) en forma de ?Tablet? y el OxyEye de Sorbtech International (10) en forma de etiqueta.

Figura 2. Indicador de ox?geno colorim?trico ?Ageless Eye?.

 

A nivel investigaci?n, se ha trabajado en el desarrollo de tintas indicadoras, pero todas ellas utilizan alg?n reactivo que no es apto para contacto alimentario como el azul de metileno, lo que dificulta su comercializaci?n y su uso en el sector alimentario. (11, 12)

Proyecto SafetySensO2:

A diferencia de las soluciones existentes, el proyecto SafetySensO2 desarrolla un sensor de ox?geno colorim?trico, apto para contacto alimentario, que va impreso e integrado dentro de un envase primario.

Este desarrollo supondr? una mejora en el proceso productivo (impreso y no etiqueta) y adem?s generar? mayor aceptaci?n por parte del consumidor final, al no utilizar tablets o pastillas indicadoras. Adem?s, permitir? monitorizar la calidad y seguridad del alimento en todo su ciclo de vida (desde la l?nea de envasado al consumidor final), detectando fallos en la hermeticidad del envase de una forma econ?mica, sin la necesidad de utilizar instrumental anal?tico.

Las soluciones inteligentes, como el sensor de ox?geno desarrollado en este proyecto, ofrecen la posibilidad de realizar un uso m?s eficaz de los alimentos antes de dirigirlos al flujo de residuos, ya que permiten detectar un fallo en la hermeticidad del envase en el momento que se produce y as? poder actuar en consecuencia y evitar que el alimento se estropee.? Para los fabricantes, esta soluci?n puede traducirse en una reducci?n de los residuos de coste completo, una mayor aceptaci?n hacia la marca por parte de los consumidores y unos alimentos m?s saludables.

Este proyecto cuenta con financiaci?n de la Agencia Valenciana de la Innovaci?n (AVI) dentro del marco de su programa de ayudas para valorizaci?n, transferencia y explotaci?n por las empresas de resultados de I+D+i procedentes de centros de investigaci?n.

Referencias:

1. Food Safety, World health Organization, 2019. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/food-safety
2. Resende-Filho, M.A.; Burh, B.L. Economics of traceability for Mitigation of Food Recall Costs, 2010, SSRN Electronic Journal.
3. Han, J-W; Ruiz-Garc?a, L; Quian, J-P; Yang X-T; Comprehensive Reviews in food Science and Food Safety, 2018, 17, 860.
4. M?ller, P; Schmid, M.; Foods, 2019, 8, 16.
5. Meng, S.; Kim, S.; Puligundla, P.; Ko, S. J Korean. Soc. Appl. Biol. Chem. 2014, 57, 723-733.
6. Lee, S.J.Y.; Choi, D.S.; Hur, S.J.; J. Sci. Food. Agric. 2015, 95, 2799-2810.
7. Mills, A. Chem. Soc. Rev. 2005, 34 (12), 1003.
8. https://www.oxysense.com/
9. https://www.mgc.co.jp/eng/products/sc/ageless-eye.html
10. http://www.oxyfree.com/oxyeyetrade.html#
11. Lee, S-K.; Sheridan, M.; Mills, A.; Chem. Mater. 2005, 17, 2744.
12. Lawrie, K.; Mills, A; Hazafy, D.; Sens Actuators B. 2013, 176, 1154.

www.aimplas.es

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