Del neón al laboratorio: cómo el plasma frío reduce microorganismos y desperdicio alimentario
Bueno… más o menos, aunque tienen algo importante en común: ambos fenómenos están relacionados con el plasma.
Y, ¿qué es el plasma exactamente? Se trata del cuarto estado de la materia, aparte de los que ya conocemos: sólido, líquido y gas. Es parecido al estado gaseoso, pero va un poco más allá, porque las partículas en el plasma se encuentran ionizadas, es decir, cargadas eléctricamente. El paso de gas a plasma lo conseguimos al aplicar energía a dicho gas. Si la energía aplicada es en forma de calor tendremos plasma térmico, y si es mediante otra fuente de energía, como eléctrica, entonces el plasma será frío o no térmico, alcanzando mucha menor temperatura que el primero.
Aunque pueda sonar algo lejano, seguro que en algún museo de ciencias habéis jugado con una esfera de plasma como la de la imagen.
Y… ¿cómo se aplica esto en el laboratorio? ¡Excelente pregunta! Como habíamos dicho, el plasma se compone de partículas con carga eléctrica: las especies reactivas, que serán diferentes dependiendo del gas que haya sido ionizado hasta plasma. En el caso del aire, las especies reactivas serán de nitrógeno y oxígeno, conocidas como RONS. Al tener carga eléctrica, son capaces de reaccionar con su alrededor, cambiando sus propiedades. Por ejemplo, si lo aplicamos a una superficie podemos llegar a modificarla para que sea más afín o repelente al agua.
Esfera de plasma. Fuente: National Geographic
Pero una de las aplicaciones más interesantes del plasma reside en su capacidad para descontaminar. Las especies reactivas pueden “atacar” microorganismos y enzimas, reduciendo así la carga microbiológica en multitud de escenarios, desde superficies y utensilios hasta ambientes, evitando, entre otras cosas, contaminaciones cruzadas.
Efectos del plasma frío en los microorganismos. Fuente: Food Eng Rev
Aparte de su sencilla aplicación ofrece otras ventajas como no dejar residuos tóxicos, ya que las especies reactivas, tras un breve periodo de tiempo, se vuelven a combinar volviendo al gas de origen.
Esto nos abre una gran ventana de posibilidades a la hora de inactivar microorganismos alterantes y, en algunos casos patógenos, causantes del deterioro de los alimentos al originar malos olores y sabores o cambios de color. Así, contribuimos a mejorar la seguridad alimentaria, prolongar la vida útil de los productos y, con ello, a reducir el desperdicio alimentario.
Aunque el plasma pueda parecer algo propio de la ciencia ficción, es una herramienta prometedora para mejorar la seguridad alimentaria y reducir el desperdicio de alimentos. En el área de Alimentación de CARTIF trabajamos precisamente en impulsar este tipo de tecnologías innovadoras que contribuyen a una industria agroalimentaria más segura, eficiente y sostenible.
Empiezo adaptando un poco un dicho: “el subproducto de unos es el tesoro de otros”, es decir, podemos aprovechar de formas muy variadas y con gran cantidad de aplicaciones en distintas áreas, los residuos generados durante las etapas del proceso de producción de la industria, en este caso, agroalimentaria.
Y, ¿esto cómo se hace? Pues… en nuestro caso, extraemos (o al menos lo intentamos) distintos componentes de subproductos cárnicos, como las proteínas, aplicando una serie de “trucos” en el laboratorio.
Para ponernos en contexto, primero una pequeña introducción sobre las proteínas. Estas tienen una serie de propiedades, como su estructura, que podemos usar a nuestro favor para extraerlas de la matriz en la que se encuentran. Como sabréis, la organización básica de las proteínas es un “esqueleto” de aminoácidos, conocida como estructura primaria, que, dependiendo de su combinación resulta en una proteína u otra. Pero, aparte de dicha organización básica, vamos a tener otras un poco más complejas: el plegamiento y estructura tridimensional de esa cadena de aminoácidos, conocidas como estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria. Esta organización espacial va a ser la que permita a las proteínas realizar sus múltiples funciones, porque es la que da pie a las interacciones fisicoquímicas entre estas y otros componentes, aplicable desde el nivel celular hasta el nivel de componentes dentro de un alimento.
Fuente: Instagram @ifas_publication
Una vez introducido el marco teórico, podemos entrar más en la parte práctica, que es más entretenida, o al menos eso dicen. Si en el laboratorio cambiamos alguna condición en la que se encuentra nuestra proteína de interés, como pueden ser temperatura o pH, podemos molestarla lo suficiente como para que se desnaturalice. Cuando una proteína se desnaturaliza, pierde su estructura tridimensional, a veces siendo un poco más dramático y, por tanto, irreversible. Así, conseguimos extraerlas y que se desenganchen del resto de componentes porque hemos alterado los enlaces químicos que estaban establecidos.
Una de las formas de hacer que las proteínas se desnaturalicen es cambiando los valores de pH a nuestro antojo. Al cambiar el pH de la muestra en la que tenemos proteínas, cambiamos las interacciones entre estas y el medio, alterando su estructura y su comportamiento, por ejemplo, afectando a su solubilidad. Primero, cambiamos el pH haciendo que salgan de la muestra y se solubilicen en agua, y una vez fuera del resto de la muestra, volvemos a cambiar el pH y, así, que dejen de tener cargas disponibles para interactuar con el agua y precipiten. Al final, a base de marearlas, conseguimos aislarlas del resto de componentes de nuestra materia prima para obtener un concentrado de proteínas.
Y ahora llega el momento de ponerse creativos, porque después del intrincado proceso de laboratorio, ¡pasamos a la cocina! Estas proteínas que hemos obtenido se pueden utilizar, por ejemplo, como suplemento en nuestra dieta o como ingrediente en alimentos. Esto abre la puerta a infinidad de posibilidades, pero sin olvidarnos de lo más importante: reducimos los residuos derivados de la industria, dando salida a subproductos y entrada a desarrollo y mejora de productos, porque como se suele decir, ¡¡aquí no se tira nada!!
Y eso, entre otras muchas cosas, hacemos en CARTIF, intentamos dar la mayor salida posible a los subproductos de la industria agroalimentaria para reducir los residuos que ocasiona, eso sí, siempre de la mano de una dieta saludable.
