Utilizando plasma (material del espacio exterior), investigadores de la Universidad de Alberta han encontrado una forma eficaz de descontaminar granos contaminados por moho y también estimular la germinación de las semillas. Su estudio se publica en el Journal of Food Engineering .
por Bev Betkowski, Universidad de Alberta
Al tratar los granos de trigo y cebada con plasma frío atmosférico (una versión de temperatura relativamente baja de la materia típicamente sobrecalentada), pudieron reducir los niveles de toxinas dañinas causadas por hongos que crecen en condiciones cálidas y húmedas y que comúnmente infectan los granos. .
El descubrimiento «puede proporcionar a las industrias de procesamiento de alimentos y de piensos para ganado formas más efectivas y eficientes de procesar granos que sean seguros para el consumo», dice Ehsan Feizollahi, quien dirigió la investigación para obtener un doctorado. en ciencia y tecnología de alimentos de la Facultad de Ciencias Agrícolas, Biológicas y Ambientales.
Conocidos como micotoxinas, los metabolitos secundarios dañinos infectan más del 25% de los granos producidos a nivel mundial cada año, incluidos los granos de cebada, trigo y avena en el oeste de Canadá, lo que resulta en cultivos de menor calidad y pérdidas financieras para los agricultores. También plantean amenazas a la salud humana y del ganado, incluidos cáncer, enfermedades pulmonares, daños cerebrales y renales, o incluso la muerte.
Debido a que las micotoxinas resisten las altas temperaturas, eliminarlas de los granos es un desafío, dice Feizollahi.
«Actualmente no existe ningún método eficaz disponible para reducir las micotoxinas en los cereales», señala, y añade que las prácticas comunes de procesamiento de alimentos, como asar, hornear y freír, pueden eliminar sólo parcialmente las micotoxinas.
«Necesitábamos encontrar mejores métodos de descontaminación».
Descontaminación mejor y más rápida
En el campo de la física, el plasma se considera el cuarto estado de la materia, junto con el sólido, el líquido y el gas, y en los últimos años ha atraído la atención, señala el profesor MS Roopesh, que supervisó el trabajo de Feizollahi y estudia las aplicaciones más amplias del frío atmosférico. plasma a través del laboratorio de investigación de ingeniería de sostenibilidad y seguridad alimentaria de la U of A.
«Como tecnología emergente , el plasma frío muestra un gran potencial para reducir los riesgos para la seguridad alimentaria«.
El plasma frío atmosférico contiene componentes altamente reactivos que desactivan o reducen las toxinas en la superficie de los granos.
Feizollahi creó dos formas de plasma (una como gas ionizado y otra como líquido) y luego las usó para tratar granos de cebada y trigo infectados con dos micotoxinas que son particularmente problemáticas en Canadá, llamadas zearalenona y deoxinivalenol.
El uso del plasma para descontaminar los granos redujo los niveles de las dos toxinas en un 54%, lo que es un comienzo prometedor, dice Roopesh.
«Con la optimización de las condiciones, teniendo en cuenta factores como el tipo de plasma, las condiciones del tratamiento y el tiempo de tratamiento, podríamos lograr una reducción mucho mayor que el 54%. En última instancia, eso significa que los agricultores podrían utilizar más grano, por lo que hay menos desperdicio». y desde el punto de vista de la salud, los humanos y los animales pueden consumir el grano y no verse afectados por las micotoxinas».
Los investigadores también descubrieron que los procesos de tratamiento que utilizaron tomaron sólo un corto tiempo (entre un minuto y una hora), lo que potencialmente aumentó la eficiencia de la industria de procesamiento de alimentos.
Los tratamientos también son ambientalmente sostenibles, señala Feizollahi.
«Para producir plasma frío en forma gaseosa sólo se necesita aire y la electricidad necesaria para el proceso puede obtenerse de fuentes renovables».
El plasma frío tampoco deja residuos en el grano, lo que elimina la necesidad de desinfectantes químicos que actualmente se requieren en el procesamiento de alimentos.
«El plasma es muy inestable, por lo que las especies reactivas del plasma desaparecen cuando se detiene la generación de plasma», señala Roopesh.
Todos ganan con la cebada y el agua
Una tecnología de maceración con plasma que desarrollaron los investigadores también podría ser una mejora clave para la industria del malteado de cebada.
Los investigadores descubrieron que el tratamiento con plasma frío, que ahora se encuentra en el proceso de patente, impulsó la germinación del grano, que se utiliza para la producción de malta y cerveza.
Remojar la cebada en agua activada por plasma, en lugar de agua normal, redujo los niveles de deoxinivalenol en el grano.
«Si las operaciones de malteado no logran descomponer esta micotoxina, potencialmente puede transferirse a los productos finales», señala Feizollahi.
El agua activada por plasma también mejoró la germinación de las semillas entre un 10% y un 13% al cambiar sus propiedades superficiales, lo que condujo a una mejor absorción de agua, lo que puede aumentar la tasa de germinación.
Además, el plasma tiene la ventaja adicional de descontaminar el agua utilizada en el proceso de maceración, que a menudo contiene trazas de pesticidas, bacterias u hongos.
Los investigadores señalan que el agua más limpia podría reutilizarse en el procesamiento de alimentos y sería más respetuosa con el medio ambiente si se desechara.
La tecnología está abierta a la concesión de licencias a través de la U de A, y los próximos pasos implicarían más experimentos para ampliarla y utilizarla en la industria.
Los experimentos de Feizollahi también revelaron qué factores aumentan la eficacia de los tratamientos que probó, abriendo el camino hacia nuevas mejoras.
«Ahora sabemos en qué factores específicos debemos centrarnos», señala Roopesh, cuyo laboratorio también está explorando cómo ampliar sus métodos de plasma frío para reducir la contaminación microbiana en los alimentos y el agua que puede causar enfermedades causadas por patógenos bacterianos como Escherichia coli. y Salmonella.
«Hemos adquirido algunos conocimientos fundamentales que representan un emocionante paso adelante para la seguridad alimentaria y la reducción de la pérdida de productos agrícolas».
Más información: Ehsan Feizollahi et al, Reducción de deoxinivalenol durante el macerado de cebada en malteado utilizando agua activada por plasma y determinación de los principales productos de degradación, Journal of Food Engineering (2023). DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2023.111525
