Introducción

El acelerado crecimiento en el mercado de vegetales mínimamente procesados, responde a cambios en patrones de consumo por la búsqueda del consumidor de productos alimenticios con mejor valor nutricional y compuestos saludables (^{Dávila-Aviña et al., 2020}; ^{do Prado Vilarin et al., 2020}; ^{Ferreira Gomes et al., 2023}). Estos vegetales pueden representar problemas para la salud desde el punto de vista microbiológico, si durante su preparación no se siguen las buenas prácticas de manufactura, ya que sus características de composición y humedad permiten el crecimiento microbiano (^{Alegbeleye et al., 2022}; ^{Mostafidi et al., 2020}; ^{Qadri et al., 2015}).

Se han reportado brotes por hepatitis A, cepas de Escherichia coli patógenas, Cyclospora sp., Salmonella sp., y Listeria monocytogenes, en productos de alta importancia comercial como: espinaca, cebolla, lechuga, tomate, pepino, chile dulce, repollo y germinados (^{Carstens et al., 2019}; ^{Murray et al., 2017}). Además, existe un reto con el procesamiento de estos productos, pues algunas operaciones resultan en condiciones que dificultan asegurar su inocuidad. Por ejemplo, el pelado, cortado y rallado de vegetales induce la liberación del contenido celular del vegetal, lo que promueve el crecimiento y sobrevivencia de los microorganismos presentes (^{Ali et al., 2018}; ^{De Corato, 2019}; ^{Silveira Alexandre et al., 2022}).

La superficie dañada por la acción mecánica permite que las células microbianas invadan el resto del tejido vegetal y se multipliquen en este (^{Ali et al., 2018}; ^{De Corato, 2019}; ^{Silveira Alexandre et al., 2022}). Lo anterior, ha motivado la aplicación de procesos de desinfección que permitan el control microbiológico (^{Chinchkar et al., 2022}). Primero, los vegetales mínimamente procesados son lavados para eliminar la suciedad que viene de la cosecha y luego se colocan en soluciones acuosas que contienen algún agente antimicrobiano con el objetivo de garantizar su inocuidad (^{Chinchkar et al., 2022}; ^{Cruz Mendoza et al., 2022}; ^{Silveira Alexandre et al., 2022}).

El cloro es uno de los agentes más utilizados en la actualidad para desinfectar productos hortícolas. Tiene un efecto limitado, sobre todo cuando hay materia orgánica presente, como es el caso de los vegetales que han sido sometidos a operaciones con acción mecánica como el pelado, el troceado o el rallado (^{Ferreira Gomes et al., 2023}; ^{Pinela & Ferreira, 2017}; ^{Silveira Alexandre et al., 2022}; ^{Yoon & Lee, 2018}). El cloro puede utilizarse en concentraciones entre 50 y 200 mg l^-1 (^{Deng et al., 2020}; ^{Pablos et al., 2018}) y reduce de 1 a 2 log₁₀ UFC/g los microorganismos meta (^{Cruz Mendoza et al., 2022}; ^{Meireles et al., 2016}).

El ácido peracético también es utilizado en la industria alimentaria (^{Kramer & Doran, 2018}; ^{Zoellner et al., 2018}), está aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés), y es más estable que el cloro ante la materia orgánica (^{Petri et al., 2021}; ^{Zoellner et al., 2018}). La concentración recomendada es de 80 mg l^-1 o menos por un tiempo de contacto de 1 min, aunque en distintas investigaciones se usan tiempos mayores (^{Banach, 2015}; ^{Lee et al., 2014}; ^{Petri et al, 2021}). Bajo condiciones recomendadas se logran reducciones de 1 a 2 log₁₀ UFC/g (^{Krasaekoopt & Bhandari, 2018}; ^{Lee et al., 2014}; ^{Petri et al., 2021}).

Cuando el tejido vegetal entra en contacto con la solución, el compuesto activo reaccionará primero con la materia orgánica (tejido vegetal, fluidos celulares, partículas de suciedad acompañante que permanecen tras el lavado) y se producirán compuestos que no tienen un efecto bactericida, lo que limita el poder desinfectante de la solución. También, ocurrirán cambios importantes en la concentración disponible del desinfectante, en función del tipo de vegetal y su procesamiento (^{Petri et al., 2021}; ^{Tudela et al., 2019}; ^{Weng et al., 2016}). Esto demuestra la importancia de estudiar el efecto del procesamiento (grado de subdivisión) sobre la efectividad de un proceso de desinfección, para vegetales de distinta naturaleza (^{Tudela et al., 2019}), como el repollo y el plátano verde.

Para conocer la efectividad de un proceso de desinfección, se deben considerar aspectos microbiológicos, químicos y sensoriales. Para el primero es imprescindible comprobar la magnitud de las reducciones microbianas resultantes. Para ello, se puede utilizar un microrganismo indicador (como E. coli) y medir su reducción en las condiciones de estudio (^{Jnani & Ray, 2022}; ^{Zoellner et al., 2018}). La FDA recomienda obtener reducciones de 5 log₁₀ UFC/g (^{Venkitanarayanan et al., 2002}), mientras que otros autores consideran necesaria una reducción de 3 log₁₀ UFC/g (^{Chang, 2015}).

En este tipo de investigaciones es necesario estudiar el comportamiento de la concentración de desinfectante en solución ante distintos vegetales y su forma de presentación, así como el efecto de los antimicrobianos sobre su calidad sensorial. Tanto el cloro como el ácido peracético tienen comportamientos distintos ante la presencia de materia orgánica (^{Tudela et al., 2019}; ^{Weng et al., 2016}), al igual que en el olor y sabor que pueden impartir al vegetal (^{Yang et al., 2020}; ^{Zoellner et al., 2018}). De acuerdo con lo anterior, se planteó el objetivo de evaluar el efecto del pelado, troceado y rallado sobre la efectividad del cloro y el ácido peracético en la desinfección de repollo y plátano verde.

Materiales y métodos

Resultados

Para el repollo se determinó que la presentación del vegetal tuvo un efecto en la reducción de cloro en la solución desinfectante (p<0,001) (Figura 1a). Para preparaciones con poca subdivisión como la hoja o el troceado de repollo, la concentración se mantuvo alrededor de 200 mg l^-1 durante los 20 min de estudio (comportamiento mostrado por el control sin vegetal), mientras que para el repollo rallado esta disminuyó a valores cercanos a los 50 mg l^-1. El mismo comportamiento mostró el repollo en ácido peracético (Figura 1b), donde se observó una disminución mayor en la concentración del ácido (p<0,0001) en repollo rallado, mientras que, para las otras presentaciones, incluida el control sin vegetal, la concentración se mantuvo constante (80 mg l^-1).

Figura 1 Comportamiento de la concentración de cloro o ácido peracético en el tiempo según vegetal y su presentación (sin vegetal, hoja, troceado y rallado para repollo (Brassica oleracea); sin vegetal, sin pelar, pelado y rallado para plátano verde (Musa AAB)), (a) repollo desinfectado con cloro, (b) repollo desinfectado con ácido peracético, (c) plátano verde desinfectado con cloro y (d) plátano verde desinfectado con ácido peracético. San José, Costa Rica, 2012. 

Un comportamiento similar de la concentración de ambos desinfectantes se obtuvo con el plátano verde (Figuras 1c y 1d). Para ambos desinfectantes el plátano rallado causó la mayor reducción en su concentración durante 20 min (p<0,0001), mientras que las otras presentaciones (sin vegetal, sin pelar y pelado) se mantuvieron constantes en un valor de 200 mg l^-1 para el cloro y 80 mg l^-1 para el ácido peracético. Además, se determinó que la disminución del cloro cuando se desinfectó plátano verde rallado, fue más acelerada que cuando se utilizó repollo rallado (p<0,0001) (Figuras 1a y 1c). Por último, para ambos vegetales rallados, la concentración de cloro disminuyó más rápido y a valores más bajos en comparación con el ácido peracético (p<0,0001) (Figuras 1a, 1b, 1c y 1d).

En cuanto a reducción de E. coli, como se puede observar en el Cuadro 1, para repollo rallado se encontró una mayor reducción cuando se utilizó ácido peracético (6,767 ± 0,007 log₁₀ UCF/g) en comparación con la encontrada para el cloro (4 ± 1 log₁₀ UCF/g) (p=0,0008), sin embargo, ninguna de las dos fue distinta a la reducción encontrada con el control de agua (4 ± 1 log₁₀ UCF/g) (p= 0,4908). En plátano rallado el resultado fue diferente. Las reducciones con cloro (6 ± 1 log₁₀ UCF/g) y ácido peracético (5,7 ± 0,7 log₁₀ UCF/g) fueron distintas de forma significativa de la reducción con agua (3,17 ± 0,06 log₁₀ UCF/g) (p<0,0001), pero no hubo diferencia entre ellos (p=0,2832).

En cuanto al análisis sensorial, los jueces entrenados encontraron diferencias sensoriales entre las muestras de repollo tratadas con agua y las tratadas con cloro (p<0,05) (Cuadro 2). No se encontraron diferencias (p>0,05) entre muestras de plátano verde cocido desinfectadas con cloro o ácido peracético, al compararlas con muestras inmersas en agua. La desinfección de repollo rallado con ácido peracético produjo cambios evidentes en el color (oscurecimiento) y textura en el producto, por lo que no se aplicaron las pruebas de diferencia a dicha muestra. Las pruebas de intensidad en el olor y el sabor del repollo rallado (Cuadro 3), demostraron que la intensidad del olor a repollo disminuye al usar ácido peracético (p=0,0008), lo cual también sucede con la intensidad del sabor (p=0,0001).

Discusión

Los resultados obtenidos en cuanto a la estabilidad del cloro y el ácido peracético en solución frente a la materia orgánica pueden explicarse en términos de las operaciones de corte y rallado que se aplicaron. Estas corresponden al fenómeno físico de cizallamiento, que consiste en el deslizamiento de dos partes contiguas de un cuerpo en una dirección paralela al plano de contacto, bajo la influencia tangencial a la sección en la cual actúa (^{Dar et al., 2022}). El corte provoca salida de líquido celular, que se concentra en la superficie del vegetal, y esta solución hipertónica favorece la pérdida de agua desde el interior de la célula (^{Silveira Alexandre et al., 2022}).

En el repollo troceado el área dañada por cizallamiento se redujo al perímetro de los trozos, mientras que el área afectada durante el rallado fue mayor, pues la fuerza se extiende a toda la superficie del producto, y generó mayor salida del líquido intracelular. Cuando se aumenta la superficie del vegetal (rallado), se expone una mayor cantidad de tejido vegetal (materia orgánica) y aumenta la tasa de disminución de la concentración de cloro en la solución. El rallado aumenta la cantidad de materia orgánica y hace que el hipoclorito de sodio no esté disponible para la desinfección (^{Silveira Alexandre et al., 2022}; ^{Tapia et al., 2015}).

La disminución en la capacidad desinfectante, entre más subdividido se encuentre el alimento, se relaciona con lo observado para ambos vegetales en ácido peracético. Además, esto se ha reportado en otros vegetales como lechuga, donde desinfectar con cloro o ácido peracético el alimento entero (antes de cortar) logró una reducción del recuento de E. coli O157:H7 de 0,79 a 0,80 log₁₀ UFC/g mayor que la lograda cuando se desinfectó la lechuga ya troceada (^{Palma-Salgado et al., 2014}). También esto fue descrito por ^{Tudela et al. (2019)} al analizar la demanda química de oxígeno en aguas de lavado con desinfectantes y comparar alimentos enteros, troceados y rallados.

En el caso del plátano verde, su alto contenido de carbohidratos (^{Oyeyinka & Afolayan, 2019}) en comparación con el repollo, el cual es un vegetal cuya composición mayoritaria es agua (^{Moreb et al., 2020}), favoreció la inactivación del hipoclorito de sodio. Es probable que el cloro reaccione con el almidón y disminuya su concentración, lo que lo hace menos disponible para la desinfección. Este resultado es similar al encontrado por ^{Davidovich-Young et al. (2023)}, quienes reportaron mayores disminuciones de cloro en solución en el tiempo al desinfectar papa (vegetal rico en almidón) en comparación con la lechuga (agua como compuesto principal) y ^{Abnavi et al. (2019)} quienes demostraron que la concentración de cloro disminuyó en mayor medida para zanahoria que para repollo durante la desinfección.

La composición de los vegetales y su relación con la desinfección con cloro u otros químicos han sido poco investigadas. Un estudio que utilizó dióxido de cloro señaló menores reducciones microbianas en presencia de lípidos o proteínas, pero no al agregar almidón soluble o NaCl (^{Vandenkinderen et al., 2009}). En esta investigación sucedió lo contrario, así como en otro estudio publicado que indica que la oxidación del cloro en presencia de carbohidratos (celulosa, fructosa, glucosa) pareció ser mínima (^{Jo et al., 2018}). Además, en este caso se demostró la mayor estabilidad del ácido peracético, en comparación con el cloro, ante la materia orgánica (^{Petri et al., 2021}; ^{Zoellner et al., 2018}), al inactivarse por completo el cloro con plátano verde rallado, pero no así el ácido peracético.

Todo lo discutido evidencia la necesidad de controlar la concentración de desinfectantes en soluciones que se utilizan para reducir la carga microbiana en matrices alimentarias. Se debe mantener la concentración de cloro libre requerida en un sistema que reduce las cargas microbianas y evita la contaminación cruzada para impedir problemas de inocuidad (^{Abnavi et al., 2019}). Estos autores pudieron predecir la concentración de cloro libre en la desinfección de lechuga cortada, zanahoria en diferentes presentaciones y repollo, para lo cual tomaron en cuenta los exudados del tejido vegetal. Así, demostraron que la concentración de desinfectante no es finita y que este debe reponerse conforme se agrega más tejido vegetal (^{Abnavi et al., 2019}).

Al analizar el comportamiento de la concentración del compuesto activo de los desinfectantes en el tiempo, se esperaba que la reducción de E. coli en repollo y plátano verde rallados fuera mayor para el ácido peracético que para el cloro, en vista de que el primero es más estable ante la materia orgánica (^{Lippman et al., 2020}; ^{van Haute et al., 2015}). Esto se comprobó para el repollo rallado, pero no para el plátano verde. Otros autores reportaron reducciones de E. coli O:157:H7 y de microbiota normal que no difieren entre sí, al desinfectar lechuga troceada y zanahoria, tanto pelada como rallada, con cloro y ácido peracético (^{Petri et al., 2015}; ^{Petri et al., 2021}).

Un estudio que evaluó la desinfección de repollo rallado con cloro (200 mg l^-1) y ácido peracético (100 mg l^-1) para estimar reducciones de los patógenos E. coli O157:H7, S. Typhimurium, Staphylococcus aureus y L. monocytogenes, no encontró diferencias en los resultados obtenidos para ambos desinfectantes en todos los casos (^{Lee et al., 2014}), lo cual concuerda con lo obtenido en esta investigación para el caso del plátano verde y difiere de lo obtenido para el repollo, donde la reducción fue mayor con ácido peracético que con cloro. Se esperaba que las reducciones con los desinfectantes fueran mayores en comparación con el control de inmersión en agua (^{Behrsing et al., 2000}). Esto sucedió solo en el caso del repollo rallado y no así en el plátano verde.

Es necesario validar las operaciones de desinfección para cada alimento y agente desinfectante, como en este caso, para el repollo y el plátano verde en sus diferentes presentaciones, así como para el cloro y el ácido peracético. La eficacia del desinfectante depende de muchos parámetros, como el tipo de desinfectante, la dosis, la concentración residual, el tiempo de contacto, la temperatura, el pH, la proporción de producto y solución desinfectante, y la cantidad de materia orgánica en el espacio de desinfección. También se debe ahondar en otros factores que inciden en las reducciones observadas como método de inoculación empleado y adherencia del inóculo a los tejidos (^{Banach et al., 2015}).

Algunos otros factores más complejos también pueden explicar que las hipótesis no se cumplan como se esperaba. Por ejemplo, otros autores explicaron que en comparación con el repollo, el plátano verde exhibe características elásticas al ser sometido a una deformación por compresión o corte, lo que reduce el daño mecánico (^{Castro Montero & de Hombre Morgado, 2007}), sería útil que estudios posteriores al respecto lograran explicar cómo ese comportamiento ante deformaciones y cortes afecta lo observado en cuanto a la conservación de los agentes desinfectantes y la reducción microbiana. Ya otros autores han explicado que las reducciones microbiológicas obtenidas después de la desinfección dependen del tipo de alimento e incluso del grado de maduración y calidad del fruto o vegetal (^{Cai et al., 2018}).

Las reducciones de E. coli obtenidas para el repollo y plátano verde rallados desinfectados con cloro (entre 4 y 6 log₁₀ UFC/g) fueron mayores que las reportadas por otros autores (^{Behrsing et al., 2000}; ^{Inatsu et al., 2017}; ^{Petri et al., 2015}). En un estudio se observaron reducciones de 1,5 a 3 log10 UFC/g de E. coli O157:H7 en lechuga y zanahoria desinfectadas por combinación de métodos, incluidos el cloro y ácido peracético (^{Petri et al. 2015}). En otro estudio se combinó el cloro con ácidos orgánicos para ver reducciones de E. coli O157:H7, L. monocytogenes y bacterias de deterioro en germinados y repollo rallado donde se encontraron reducciones de alrededor 3 log₁₀ UFC/g (^{Inatsu et al., 2017}).

En hojas de espinaca la combinación del cloro con ácidos orgánicos permitió reducciones de E. coli O157:H7 y L. monocytogenes de 3,0 y 1,4 log10 UFC/g, respectivamente (^{Chhetri et al., 2019}). En una investigación se comparó el uso de ácido peracético (100 mg l^-1), cloro (100 mg l^-1), ácido láctico 2 % y un control con agua, y el ácido peracético logró la mayor reducción de E. coli O157:H7 (limón, tomate y arándano enteros a 5,7, 5,5 y 6,7 log₁₀ UFC/g, respectivamente) y S. Typhimurium (limón, tomate y arándano enteros a 5,4, 6,8, y 5,9 log₁₀ UFC/g, respectivamente) (^{Singh et al., 2018}). Estos valores son similares a los encontrados en el presente estudio para repollo y plátano verde rallados.

Si se estableciera una reducción meta de 5 log UFC/g para el repollo y plátano verde desinfectados con cloro y ácido peracético en esta investigación, como propone la FDA (^{Venkitanarayanan et al., 2002}), solo podría garantizarse el cumplimiento para el plátano verde rallado. Si la meta fuera de 3 log UFC/g (^{Chang, 2015}), esta se podría garantizar en ambos vegetales. Sería útil confirmar si las reducciones en las presentaciones menos subdivididas alcanzarían mayores valores, con base en los resultados discutidos en cuanto a la estabilidad del compuesto activo en el tiempo en la solución desinfectante.

Un estudio que contradice lo encontrado en la presente investigación al estudiar los aspectos sensoriales relacionados con el repollo y su desinfección con ácido peracético, indica que este desinfectante puede utilizarse en vegetales sin detrimento de su calidad sensorial (^{Aguayo et al., 2017}). Otros autores señalaron deterioro en color y textura de zanahoria, lechuga, tomate y cebolla, al utilizar ácido peracético (^{Pérez-Martínez et al., 2021}). Se encontró que un panel sensorial logró detectar el uso de ácido peracético 80 mg l^-1 en lechuga troceada (^{Rodgers et al., 2004}), mientras que en otro estudio se evaluó la desinfección con ácido peracético (2000 mg l^-1; 1 min), pero no se encontraron diferencias entre las muestras contra un control (^{López et al., 2001}).

El hecho de que jueces entrenados hayan detectado diferencia en repollo rallado desinfectado con cloro (que se consume crudo) y no así en el plátano verde desinfectado con cloro o ácido peracético (que se consume cocido), puede deberse al efecto del tratamiento de cocción sobre los agentes desinfectantes. Sin embargo, no se encontraron estudios que relacionen el efecto de la cocción de un vegetal con su contenido de cloro residual. Además, autores como ^{Zhang (2013)} han demostrado que el cloro total y el cloro residual disminuyen en el tiempo conforme la temperatura del agua aumenta hasta su ebullición, hasta que no es detectable.

En otros casos, también se han encontrado diferencias sensoriales similares a las encontradas en esta investigación. Por ejemplo, un estudio de desinfección de lechuga con 100 mg l^-1 de cloro, indicó que luego del tratamiento la lechuga tenía un olor a limpio o más fresco (^{Delaquis et al., 2004}). Otra investigación evaluó diferencias sensoriales en zanahoria, repollo y lechuga al ser tratadas con protocolos varios de desinfección y encontraron que el cloro ofrece el peor resultado de aceptación por parte del consumidor (^{Sáez-Tonacca et al., 2019}). Más allá de detectar una diferencia es importante evaluar el efecto que tiene esta en la aceptación del consumidor.

Cuando las diferencias son muy perceptibles las pruebas de diferencia para atributos sensoriales no se aplican (^{Pedrero & Pangborn, 1998}; ^{Stone et al., 2020}). Esto sucedió con el repollo desinfectado con ácido peracético, cuyas cualidades se afectaron en gran medida y fueron visibles. Las pruebas de intensidad de sabor u olor característico a repollo revelaron cambios con respecto a muestras de repollo tratadas solo con agua, sin embargo, los jueces entrenados indicaron que usarían el producto, por ejemplo, en una ensalada. Esto vuelve a indicar lo importante que es entender la aceptación de los productos por parte del consumidor cuando ocurren cambios sensoriales detectables.

Conclusiones

El nivel de subdivisión del vegetal afectó la efectividad del cloro y el ácido peracético cuando se desinfectó repollo y plátano verde. El ácido peracético proporcionó mejores reducciones de E. coli que el cloro en el caso del repollo rallado y reducciones equivalentes en plátano verde rallado.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no hay conflicto de interés.