ALIMENTOS FUNCIONALES CATEDRA AGRARIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN Facultad de Ciencias Agropecuarias Departamento de Ingeniería Agrícola y Alimentos ALIMENTOS FUNCIONALES Misael Cortés Rodríguez PhD. Ingeniería de Alimentos Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín

ATRIBUTOS ORGANOLEPTICOS INTRODUCCIÓN ALIMENTOS SANOS - SEGURO ATRIBUTOS ORGANOLEPTICOS Tendencia global: alimentos aporten salud y bienestar. Mejor calidad de vida Reto de la industria en el siglo XXI: ÉXITO. SINERGÍA: Industria – Universidad – Consumidor 2

ALIMENTOS FUNCIONALES Un alimento funcional es cualquier alimento natural, transformado o ingrediente alimentario al cual se le ha incorporado, aumentado, substituido o eliminado, algún (os) componente (es) que lo hacen tener un beneficio potencial para la salud tanto física como mental del individuo y contribuyen en la prevención de ciertas enfermedades (Cortés M.). Términos relacionados Quimiopreventivos Alimentos de Diseño Nutracéutico Fitoquímicos

CONCEPTOS EN EL MARCO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES Fortificación Proceso de incorporación de CFA a los alimentos, independiente que estos pueden estar o no presentes originalmente en el alimento portador. Enriquecimiento Proceso de incorporación de CFA a niveles superiores a los encontrados de forma natural en los alimentos, esto implica añadir CFA que ya están presentes en el alimento. Vitaminización Proceso de incorporación de vitaminas a aquellos alimentos que representan vehículos ideales, y que no necesariamente las contienen en su composición original, por lo que se habla de una fortificación con vitaminas.

CONDICIONES DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES Es un alimento a base de ingredientes naturales. Es un alimento que debe consumirse como parte de una dieta diaria. Alimentos que al consumirse tienen una particular función en el cuerpo humano o requisito, tales como: Mejoramiento en los mecanismos de defensa biológica. Prevención o recuperación de algunas enfermedades especificas. Control de las condiciones físicas y mentales. Retardo del proceso de envejecimiento Schneider, 2001

¿QUIÉN DEBE Y QUIÉN PUEDE CONSUMIR ALIMENTOS FUNCIONALES? LOS ALIMENTOS FUNCIONALES PUEDEN FORMAR PARTE DE LA DIETA DE CUALQUIER PERSONA. Embarazadas y niños Estados carenciales Intolerancias a determinados alimentos Personas mayores. Colectivos con riesgos de determinadas enfermedades Revolución de alimentos: COME TU MEDICINA

ANTECEDENTES LA EVOLUCIÓN NUTRICIONAL  MANTENER BUENA SALUD “EL ALIMENTO COMO MEDICINA” Medicina China.................................................Alimentos – Medicina Fortificación del vino con Hierro....................... Melanphus, 400 d.c Adición de Yodo a la Sal.....................................Boussingault, 1831 Mitad del siglo XX.............................Época de oro de las vitaminas Guerras mundiales................................ Programas de fortificación 1980............ enfermedades cardiovasculares, cáncer y obesidad

CRITERIOS PARA SELECCIÓN DEL ALIMENTO PORTADOR Conocer gustos y necesidades nutricionales de la población. Alimento de consumo regular Características organolepticas: control de calidad. Estabilidad y la biodisponibilidad de los nutrientes No deben sufrir cambios significativos: sabor, aroma u otro. Proceso industrial económicamente viable. No haber riesgo de toxicidad. Alimentos fortificados con éxito Azúcar, sal, carne, cereales, arroz, grasas, aceites, leche y productos lácteos

PROPIEDADES DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES FAVORECER UN ADECUADO CRECIMIENTO Y DESARROLLO. Embarazo materno y durante la lactancia y del niño. Alimentos enriquecidos: Cereales de desayuno: minerales, vitaminas y folátos Sal: yodo Bebidas: minerales (Ca, Fe, ) y vitaminas (A, C. E, etc.) Lácteos y derivados lácteos: vitaminas A, D, Ca, -3. probióticos) Formulas infantiles: Nutrientes básicos en la infancia.

PROPIEDADES DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES REGULACIÓN DE LOS PROCESOS METABÓLICOS BÁSICOS Control de peso /azúcar / triglicéridos plasmáticos Rendimiento en actividades físicas. Alimentos de bajo contenido energético (grasas, azúcares) Alimentos fortificados en -3 o en fibra Mermeladas con edulcorantes no calóricos, patés y margarinas light, “Light”  Reducción del valor energético (mínimo del 30%). Bebidas con sacarina u otros edulcorantes acalóricos

SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES DEFENSA CONTRA EL ESTRÉS OXIDATIVO. Los antioxidantes previenen o interrumpen las reacciones en cadena que producen los radicales libres, neutralizándolos por donación de sus hidrógenos SUSTANCIAS ANTIOXIDANTES Vitaminas C, E, Carotenoides, Polifenoles y compuestos de azufre Minerales: zinc, selenio

SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES SISTEMA CARDIOVASCULAR Alimentos fortificados con -3 /-6, Vit.C y E, -carotenos y fibra Los ácidos grasos -3: pescado, aceites de semillas de girasol, maíz, soja, frutos secos oleaginosos (nueces, almendras). Contribuyen a  el colesterol y triglicéridos sanguíneos Disminución de la formación de trombos o coágulos Disminución de enfermedad cardiovascular

SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES APARATO CIRCULATORIO Alimentos enriquecidos con fitosteróles. Alimentos que se les ha incorporado sustancias vegetales similares al colesterol humano, que contribuyen a reducir los niveles del llamado "mal colesterol" (LDC) en sangre. Margarina + fitosteroles - Yogur + fitosteroles. Aceite + vitamina E + fitosteróles

SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES APARATO DIGESTIVO PROBIÓTICOS Microorganismos vivos que, al ser ingeridos en cantidades suficientes, ejercen un efecto positivo en la salud. Las BAL en el organismo generan en el intestino grueso ácido láctico y ácidos grasos de cadena corta, que estimulan el crecimiento de las bifidobacterias, equilibran la flora intestinal y potencian el sistema de defensas e inmunológico. Microorganismos Utilizados Lactobacillus bulgaricus y acidophillus: Yogurt Bifidobacterium, Lactobacillus casei inmunitas: leches fermentadas L. acidophilus L. rhamnosus S. cerevisiae E. faecium

SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES APARATO DIGESTIVO. PREBIÓTICOS Son sustancias que resisten la digestión en el intestino delgado y son susceptibles de ser fermentadas por la flora bacteriana del intestino grueso, ejerciendo un efecto favorable sobre la misma e indirectamente sobre nuestro cuerpo. Fibras solubles, lignina y oligosacáridos no digeribles.

SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES.

MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES Con el espectacular aumento que el mercado ha experimentado en la comercialización alimentos fortificados, se hace cada vez más necesario un marco legislativo que proteja a los consumidores de las atribuciones de propiedades falsas o confusas JAPÓN USA COMUNIDAD EUROPEA

MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES JAPÓN SISTEMA FOSHU (Alimentos para uso específico de salud) Ley de mejora de la nutrición, ley No. 248, Julio 31 de 1952, enmendada por la ley No 101 de 24 de mayo de 1995 y por la nueva ley de regulación de mejora nutricional según ordenanza ministerial No. 41, de julio de 1991, enmendada por la ordenanza ministerial No. 33 de mayo 25 de 1996) (Japanese Ministry of health and Welfare, 2000)

MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES USA A partir de 1993 se permite que se aleguen propiedades "que reducen el riesgo de padecer enfermedades" en ciertos alimentos. Autorización de declaración de beneficio es regulado por la FDA, siempre que existan evidencias científicas públicamente disponibles que demuestren la validez de la relación descrita en esa declaración. Organismos Científicos Federales Institutos Nacionales de la Salud. Centros para la Prevención y el Control de Enfermedades Academia Nacional de las Ciencias.

MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES COMUNIDAD EUROPEA En la actualidad no existe una legislación armonizada sobre las alegaciones de salud, y por lo tanto las cuestiones relativas a dichas alegaciones se resuelven a nivel nacional . La legislación europea relativa al etiquetado prohíbe atribuir a los alimentos propiedades preventivas, terapéuticas o curativas, y la referencia a dichas propiedades. OBJETIVO Unificación un marco regulador en los estados miembros de la Unión Europea (UE)

INGREDIENTES FUNCIONALES Fibras alimentarías. Oligosacaridos. Alcoholes derivados de azucares. Ácidos grasos poliinsaturados. Péptidos y proteínas. Glucósidos, isoprenoides y vitaminas. Colinas (lecitinas). Alcoholes y Fenoles. Bacterias de ácido láctico. Minerales y otros. L. acidophilus L. rhamnosus S. cerevisiae E. faecium

MERCADO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES JAPÓN 1998  126 Productos FOSHU 2000  174 Productos FOSHU  US $ 2 Billones 1000 PRODUCTOS MÁS SIN APROBACIÓN FOSHU 2004 Japón US$ 26.2 billones USA  50% Latinoamérica: crecimiento anual proyectado hasta 2010 del 6%.

MERCADO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES COLOMBIA ALPINA Desarrollo de YOX: $4000 millones Inversiones 2006: US $7 millones desarrollo de su línea de jugos. Proyecciones 2007: Inversión de US $6.3 millones: 17 AF. Revista Dinero, mayo 2007

MÉTODOS DE OBTENCIÓN ALIMENTOS FUNCIONALES Tradicional Eliminación Aumento Adición Sustitución Ingeniería genética. Mejoras en las técnicas de cultivo y cría Incorporación a granel. Ingeniería de matrices:Impregnación a vacío

INGENIERÍA GENÉTICA Conjunto de técnicas que posibilitan la transferencia de genes entre especies diferentes de una forma más rápida que el cruce y selección PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS  MODIFICACIÓN DEL MATERIAL HEREDITARIO Cambios en las características de tipo agronómico Obtención de vegetales con mejores características de procesado. Aumento del valor biológico de los alimentos. EJEMPLOS Arroz con -caroteno y > [Fe] Soja rica en ácido oleico y pobre en ácidos grasos saturados. Fresas con  [ácido elágico]

MEJORA DE TÉCNICAS DE CRIA Y CULTIVO PRODUCCIÓN PRIMARIA CULTIVOS DE VEGETALES O CRIA DE ANIMALES FINALIDAD  AUMENTAR EL VALOR BIOLÓGICO DE LOS ALIMENTOS Y PRODUCIR MEJORAS EN LA CALIDAD EJEMPLOS Huevos enriquecidos con omega 3. Leche y carne de vaca con >> ácido linoleico conjugado (anticancerígeno/ antioxidante) Carne de cerdo con > resistencia a la oxidación

INCORPORACIÓN A GRANEL TÉCNICA MÁS UTILIZADA INDUSTRIALMENTE FACTORES IMPORTANTES Pérdidas de los nutrientes  tratamientos térmicos, operaciones mecánicas, transporte y almacenamiento. EJEMPLOS Leche (ω-3, Vitaminas A y D) Productos lácteos Mantequilla o queso( vitaminas A, D, E) Bebidas de frutas o mixtas (minerales, vitaminas y fibras)

INGENIERÍA DE MATRICES La técnica de impregnación a vacío se presenta como una alternativa de la aplicación en la industria alimentaria para la producción de nuevos alimentos funcionales por las siguientes ventajas (Chiralt et al.,1999): Cinéticas de transferencia de masa rápidas. Mayor ganancia de solutos en tiempos cortos. Mejor conservación del color. Conservación del sabor y aroma del producto fresco (T, t ). MEDICINA ALIMENTOS POROSOS ALIMENTOS FUNCIONALES

IMPREGNACIÓN A VACÍO El proceso de Impregnación a vacío (IV) permite introducir mediante el mecanismo hidrodinámico (HDM) en en matrices alimentarias cantidades controladas de una solución con componentes fisiológicos activos (CFA) en la estructura porosa de estas.

BASES TEÓRICAS DEL MECANISMO HDM Sólido Gas Líquido Vgo Ecuación de equilibrio para el HDM-DRP Pi = PC+ Patm Pi > Pext Sí  = 0 Pvacío  Pi = PC+ P1 Ecuación de equilibrio para la etapa 1 Pi = P2 + Pc

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA IV CAMBIOS INDUCIDOS POR LA IV IMPREGNACIÓN A VACÍO Composición del tejido. Estructura del tejido (tamaño y distribución de los poros). Velocidad de flujo de gas y del líquido durante la acción del HDM. Tamaño y forma de la muestra. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA IV Cambios en la composición. Cambios en propiedades mecánicas y estructurales. Cambios en otras propiedades físicas. Propiedades ópticas. Propiedades térmicas. Influencia en los procesos osmóticos. CAMBIOS INDUCIDOS POR LA IV

APLICACIONES DE LA IMPREGNACIÓN AL VACÍO La incorporación de CFA en las estructuras porosas como frutas, hortalizas y tubérculos. Los procesos de salado de quesos y pescado. Los procesos de deshidratación osmótica. La incorporación de crioestabilizantes o crioprotectores a frutas. Desarrollo de productos a partir de subproducto de la industria alimentarias: corteza de frutas. La ingeniería de matrices Mecanismo efectivo en el desarrollo de nuevos productos

MANZANA FORTIFICADA CON VITAMINA E Manzana fresca Emulsión base Manzana impregnada Emulsión base Cortés, 2004

MANZANA FORTIFICADA CON VITAMINA E 53.6 ± 4.9 0.45 ± 0.12 63.1 ± 16.9 0.52 ± 0.13 81.4 ± 9.3 0.67 ± 0.10 180 51.7 ± 9.3 0.48 ± 0.09 75.6 ± 14.8 0.63 ± 0.12 80.4 ± 6.6 0.66 ± 0.06 90 67.9 ± 8.5 0.60 ± 0.06 75.8 ± 11.4 0.64 ± 0.01 73.6 ± 12.7 0.65 ± 0.08 60 64.2 ± 14.7 0.55 ± 0.12 83.2 ± 23.0 0.67 ± 0.16 91.2 ± 28.6 0.74 ± 0.10 30 71.5 ± 11.0 0.68 ± 0.09 75.0 ± 9.1 0.64 ± 0.09 85.2 ±7.0 0.71 ± 0.06 15 86.0 ± 16.8 0.72 ± 0.12 %RDC CVit.E 30ºC 20ºC 4ºC tiempo días Cortés, 2004

MANZANA CON PROBIÓTICOS 7500X Puente, 2003 S. Cerevisiae

RECUENTO EN MANZANA PROBIOTICA (UFC /ml) Recuento (UFC/ml) Experimento de impregnación a vacío Experimental Teórico* Manzana Granny Smith impregnada con S. cerevisiae en zumo de manzana 2,8 * 109 6,0 * 109 Manzana Granny Smith impregnada con L. rhamnosus en leche 1,7 * 108 5,3 * 107 Manzana Granny Smith impregnada con L.rhamnosus en zumo de manzana 4,5 * 107 3,7 * 107 Manzana Granny Smith impregnada con L.rhamnosus en mosto de uva 1,98 * 108 1,20 * 108 Manzana Red chief impregnada con L.rhamnosus en mosto de uva 1,40 * 107 3,45 * 107 Puentes, 2003

CORTEZA DE NARANJA ENRIQUECIDA CON -3 Emulsión Corteza impregnada Emulsión

MANZANA ENRIQUECIDA CON Ca y Fe % IDR % IDR % IDR % IDR % CDR Betoret, 2001

FORTIFICACIÓN DE HONGO COMESTIBLE CON Ca, Se y Vitamina C CFA (mg de CFA / 100 g hongo fresco) % RDC Ca 58.9 ± 0.6 7.3 Se 0.0254 ± 0.0001 42.3 Estado (mg de vit. C / 100 g hongo fresco). % RDC Fresco 0.8 ± 0.1 0.10 0 – IV 24.1 ± 0.1 40.2 3 – IV 23.6 ± 0.1 39.4 6 – IV 23.4 ± 0.1 38.9 9 – IV 22.1 ± 0.1 36.9 12 – IV 21.5 ± 0.2 35.9 Cortes, 2006

FUTURO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES Las principales tendencias para el desarrollo futuro de los alimentos funcionales están relacionadas con los siguientes hechos: Los cambios en las expectativas y las actitudes de los consumidores. El crecimiento del conocimiento sobre la relación dieta - procesos fisiológicos. Los avances en la ciencia y tecnología de los alimentos. Los cambios en las políticas reglamentarias.

MUCHAS GRACIAS CATEDRA AGRARIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN Facultad de Ciencias Agropecuarias Departamento de Ingeniería Agrícola y Alimentos MUCHAS GRACIAS Misael Cortés Rodríguez PhD. Ingeniería de Alimentos Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín