Misael Cortés Rodríguez PhD. Ingeniería de Alimentos Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín

1. 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

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

3. ALIMENTOS FUNCIONALES Un alimento funcionales 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

4. CONCEPTOS EN EL MARCO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

5. 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 enfermedadesespecificas. • Control de las condiciones físicas y mentales. • Retardo del proceso de envejecimiento Schneider, 2001

6. ¿QUIÉN DEBE Y QUIÉN PUEDE CONSUMIRALIMENTOS FUNCIONALES? • LOS ALIMENTOS FUNCIONALES PUEDEN FORMAR PARTE DE LA DIETA DE CUALQUIERPERSONA. • Embarazadas yniños • Estados carenciales • Intolerancias a determinadosalimentos • Personas mayores. • Colectivos con riesgosde determinadas enfermedades Revolución de alimentos: COME TU MEDICINA

7. 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

8. 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

9. 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.

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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 S. cerevisiae E. faecium L. acidophilus L. rhamnosus SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES APARATO DIGESTIVO

15. SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES.

16. 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

17. 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)

18. 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. MARCO LEGISLATIVO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES • Organismos Científicos Federales • Institutos Nacionales de la Salud. • Centros para la Prevención y el Control de Enfermedades • Academia Nacional de las Ciencias.

19. 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)

20. 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. S. cerevisiae E. faecium L. acidophilus L. rhamnosus INGREDIENTES FUNCIONALES

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

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

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

24. 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 -carotenoy > [Fe] • Soja rica en ácido oleico y pobre en ácidos grasos saturados. • Fresas con  [ácido elágico]

25. 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

26. INCORPORACIÓNA GRANEL TÉCNICA MÁS UTILIZADA INDUSTRIALMENTE FACTORESIMPORTANTES 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)

27. ALIMENTOS POROSOS ALIMENTOS FUNCIONALES MEDICINA 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 ).

28. 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.

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

30. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA IV • 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. CAMBIOS INDUCIDOS POR 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. IMPREGNACIÓN A VACÍO

31. APLICACIONES DE LA IMPREGNACIÓN AL VACÍO • La incorporación de CFA en lasestructuras porosas como frutas, hortalizas y tubérculos. • Los procesos de salado de quesos y pescado. • Los procesos de deshidratación osmótica. • La incorporación de crioestabilizantes ocrioprotectores 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

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

33. tiempo días 4ºC 20ºC 30ºC CVit.E %RDC CVit.E %RDC CVit.E %RDC 0 0.72 ± 0.12 86.0 ± 16.8 0.72 ± 0.12 86.0 ± 16.8 0.72 ± 0.12 86.0 ± 16.8 15 0.71 ± 0.06 85.2 ±7.0 0.64 ± 0.09 75.0 ± 9.1 0.68 ± 0.09 71.5 ± 11.0 30 0.74 ± 0.10 91.2 ± 28.6 0.67 ± 0.16 83.2 ± 23.0 0.55 ± 0.12 64.2 ± 14.7 60 0.65 ± 0.08 73.6 ± 12.7 0.64 ± 0.01 75.8 ± 11.4 0.60 ± 0.06 67.9 ± 8.5 90 0.66 ± 0.06 80.4 ± 6.6 0.63 ± 0.12 75.6 ± 14.8 0.48 ± 0.09 51.7 ± 9.3 180 0.67 ± 0.10 81.4 ± 9.3 0.52 ± 0.13 63.1 ± 16.9 0.45 ± 0.12 53.6 ± 4.9 MANZANA FORTIFICADA CON VITAMINA E Cortés, 2004

34. 7500X Puente, 2003 MANZANA CON PROBIÓTICOS S. Cerevisiae

35. 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

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

37. MANZANA ENRIQUECIDA CON Ca y Fe % IDR % IDR % IDR % IDR Betoret, 2001

38. FORTIFICACIÓN DE HONGO COMESTIBLE CON Ca, Se y Vitamina C Cortes, 2006

39. 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.

40. 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