1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN
INGENIERÍA EN ALIMENTOS
PROYECTO DE CURSO
TEMA:
Esterilización
Edulcorantes: Aspartamo
MATERIA:
Bioingeniería Alimentaria
PROFESORA:
Ing. Mirella Bermeo Garay
INTEGRANTES:
Carlos Arregui
Carla Cedeño
Diana Coello
FECHA DE ENTREGA:
21 de Agosto del 2012

2. INDICE
INDICE............................................................................................................................................ 2
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 3
OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 4
OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 4
OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................................ 4
MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 5
ESTERILIZACIÓN ......................................................................................................................... 5
CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓN ........................................................ 6
CONTROL DEL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN ....................................................................... 7
ALMACENAMIENTO DEL MATERIAL ESTÉRIL......................................................................... 8
MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓN .............................................................................................. 9
CINÉTICA DE LA ESTERILIZACIÓN POR CALOR ..................................................................... 10
CONSERVACIÓN DE LA CALIDAD NUTRIENTE...................................................................... 12
EDULCORANTES....................................................................................................................... 14
USO DE LOS EDULCORANTES ARTIFICIALES POR LA INDUSTRIA ALIMENTARIA ................. 14
RAZONES PARA SU USO ...................................................................................................... 15
ASPARTAMO ............................................................................................................................ 16
USOS Y PROPIEDADES DEL ASPARTAMO ............................................................................ 16
PREOCUPACIÓN SOBRE EL ASPARTAMO............................................................................. 17
CONSUMO DE ASPARTAMO ................................................................................................ 17
BENEFICIOS.......................................................................................................................... 18
APLICACIONES ..................................................................................................................... 18
INGESTA DIARIA ACEPTABLE ............................................................................................... 18
SÍNTESIS DEL ASPARTAMO .................................................................................................. 19
CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES ...................................................................................... 22
GLOSARIO .................................................................................................................................... 23
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................. 24
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3. INTRODUCCIÓN
La esterilización es un proceso de suma importancia para las industrias en la
actualidad, cuando se realiza este proceso se busca la eliminación completa, ya
sea por destrucción o por separación, de toda forma de vida de un objeto o
material. Como infortunadamente la única prueba de supervivencia para un
microorganismo es su desarrollo en un medio de cultivo adecuado, no podemos
distinguir entre esterilización y cualquier otro proceso que sin matar a los
microorganismos les haga perder su capacidad de reproducirse.
Este proceso se ha vuelto indispensable en muchas industrias, ya sea para
prevenir la transmisión de enfermedades, prevenir la descomposición de
materiales por microorganismos, eliminar la competencia por los nutrientes en
un medio de fermentación y permitir así el desarrollo específico de un solo tipo
de microorganismo de interés industrial, ya sea por ellos mismos o por algún
producto generado por ellos.
Es por eso que en este trabajo se profundizara sobre el tema, y se resaltará la
importancia que tiene dicho proceso en la actualidad en las diversas industrias.
El aspartamo es un edulcorante no calórico descubierto en 1965 y
comercializado en los ochenta. Numerosas organizaciones nacionales e
internacionales han evaluado la inocuidad del aspartamo y un comité
internacional de expertos ha establecido un nivel de Ingesta Diaria Admisible
(IDA). Sin embargo, ciertas voces han reabierto el debate sobre los riesgos que el
aspartamo pudiera representar para la salud.
El aspartamo es un polvo blanco e inodoro que se emplea en numerosos
alimentos en todo el mundo. Se comercializa bajo varias marcas, como Natreen,
Canderel o Nutrasweet, y corresponde al código E951 en Europa.
La dulzura relativa del aspartamo es de 150 a 200 veces más dulce que el azúcar.
Es necesario destacar que todos los edulcorantes se clasifican con respecto a la
sacarosa o azúcar común, por lo que el valor de 200 veces es obtenido en
comparación con diluciones hechas en laboratorio de sacarosa (dulzura relativa =
100) al 15%
El presente trabajo de investigación no pretende crear un debate por el uso
adecuado o no del aspartamo, sino trata de enfocarse en los procesos
industriales que se llevan a cabo para obtener este producto, principalmente la
parte de bioingeniería del proceso realizado en reactores.
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4. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
 Conocer las bases de la esterilización y los procesos que siguen en la industria
para conseguir este método.
 Conocer los procesos de obtención de un edulcorante.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Recopilar información sobre el procedimiento industrial del edulcorante
Aspartame, sus características principales y condiciones óptimas.
 Establecer el procedimiento de obtención del edulcorante Aspartame, y de esa
manera crear una maqueta que nos permita tener una mejor percepción del
proceso industrial de obtención.
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5. MARCO TEÓRICO
ESTERILIZACIÓN
No se puede hablar de esterilización sin considerar el concepto de microorganismo. Un
microorganismo es un agente microscópico vivo e imperceptible a los sentidos que
generalmente esta agrupado en colonias, aunque bien puede estar como una unidad
formadora de colonias (UFC), la que se desarrolla en un medio apropiado para formar
colonias perceptibles. Los microorganismos pueden ser patógenos (productores de
ciertas enfermedades) o banales (los habitualmente hallados en los alimentos, el aire,
el polvillo ambiental, que no perjudican al hombre.) el hecho de que existan distintos
tipos de gérmenes en el medio ambiente, crea grandes dificultades en los estudios
bacteriológicos, cuando es necesario obtener las especies microbianas en estado de
pureza, ya que tanto el instrumental como los medios de cultivo son invadidos con
suma facilidad por los microbios del medio ambiente.
La esterilización es el proceso de eliminación de toda forma de vida, incluidas las
esporas. La esterilización es un término absoluto que implica perdida de la viabilidad o
eliminación de todos los microorganismos contenidos en un objeto o sustancia,
acondicionando de tal modo que impida su posterior contaminación. Se trata de un
termino probabilístico, de modo que tras un adecuado proceso de esterilización, se
debe llegar a una probabilidad de encontrar microorganismos de una unidad
contaminada en un millón de unidades sometidas a un proceso de esterilización. En
términos simples, la esterilización comprende a todos los procedimientos físicos,
mecánicos y preferentemente químicos, que se emplean para destruir gérmenes
patógenos. A través de esta, los materiales quirúrgicos y la piel del enfermo alcanzan
un estado de desinfección que evita la contaminación operatoria. Existen varios
métodos para esterilizar: químicos (involucran el empleo de sustancias letales para los
microorganismos tales como el oxido de etileno y el alcohol etílico) o físicos como la
radiación ionizante o el calor.
Esterilización significa la eliminación de toda forma de vida de un medio o material, lo
que se lleva a cabo generalmente por medios físicos, por ejemplo, filtración, o por
muerte de los organismos por calor, productos químicos u otra vía. Esta definición
excluye por lo tanto cualquier técnica que resulte solamente en un daño a los
microorganismos o atenuación de la actividad de cualquier tipo.
La esterilización es un proceso a través del que se logra la destrucción total de los
microorganismos viables presentes en un determinado material.
Este procedimiento es de gran utilidad dentro del campo farmacéutico, ya que existen
muchos procesos que requieren la utilización de materiales estériles. Entre éstos
podemos destacar:
• La esterilización de equipos quirúrgicos y otros materiales de uso médico con el
propósito de reducir el riesgo de infecciones en pacientes.
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6. • El acondicionamiento del material (pipetas, tubos, placas de Petri, pinzas, etc.) que
va a ser utilizado en los laboratorios de microbiología.
• La preparación de medios de cultivo que serán empleados con diferentes propósitos
(cultivo de microorganismos, control de ambiente, equipos o personal, análisis
microbiológico de medicamentos, cosméticos, alimentos, etc.)
• La descontaminación de material utilizado.
Existen diversos métodos de esterilización. La selección del método a aplicar en cada
caso está determinada por el tipo de producto a esterilizar.
CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓN
A continuación se presenta un esquema de los principales métodos de esterilización,
clasificados de acuerdo al tipo de agente que actúa.
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7. Agentes físicos
El calor se puede aplicar como agente esterilizante de dos formas: el calor húmedo el
cual destruye a los microorganismos por desnaturalización de las proteínas y el calor
seco que destruye a los microorganismos por oxidación de sus componentes celulares.
El calor es considerado como el método de esterilización por excelencia siempre y
cuando el material a esterilizar soporte altas temperaturas sin sufrir ningún tipo de
daño.
La radiación, o emisión y propagación de la energía a través de un medio, puede ser
utilizada como agente para la eliminación de microorganismos. Así tenemos que las
radiaciones ionizantes se pueden utilizar para la esterilización de materiales
termolábiles, como por ejemplo materiales plásticos, y las radiaciones no ionizantes,
como la luz ultravioleta, puede ser empleada en el control de áreas cerradas.
Agentes mecánicos
La filtración permite la remoción de todos los microorganismos presentes en un líquido
o un gas reteniéndolos sobre la superficie de un material.
Agentes químicos
Algunas sustancias químicas pueden ser usadas como agentes esterilizantes porque
tienen la capacidad de promover una o más reacciones químicas capaces de dañar los
componentes celulares de los microorganismos (proteínas, membranas, etc.)
CONTROL DEL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN
Todos los procesos de esterilización se deben controlar para poder asegurar que han
sido efectivos. Para ello se pueden utilizar indicadores físicos, químicos y/o biológicos,
los cuales deben ser colocados en cada carga de esterilización.
Indicadores físicos
Entre los principales indicadores físicos se encuentran los medidores de presión y los
termómetros los cuales permiten constatar las condiciones físicas dentro de la cámara
de esterilización. También existen los termógrafos los cuales, además de registrar la
temperatura alcanzada en el proceso, permiten conocer durante cuánto tiempo ésta
se mantuvo.
Indicadores químicos
La mayoría de estos indicadores son cintas adhesivas que se adhieren al material a
esterilizar. Estas cintas están impregnadas con una sustancia química que cambia de
color cuando el material ha sido sometido al proceso de esterilización. Este tipo de
cintas no son completamente confiables debido a que muchas veces sólo indican que
se llegó a la temperatura deseada, pero no indican por cuanto tiempo ésta se
mantuvo. También existen cintas diseñadas de manera que el cambio de color es
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8. progresivo, estas cintas son un poco más seguras porque permiten estimar si el tiempo
de esterilización fue el adecuado.
Indicadores biológicos
Son preparaciones de una población específica de esporas de microorganismos, las
cuales son altamente resistentes a un proceso de esterilización en particular.
Estos indicadores se deben colocar junto con la carga de esterilización, en el sitio que
se considera que es más difícil que llegue el vapor y después del proceso, se deben
incubar durante 24 horas en condiciones adecuadas. Si después de este periodo hay
evidencia de crecimiento microbiano (por ejemplo cambio de color del medio de
cultivo), el proceso de esterilización no fue satisfactorio.
Cuando se utilizan indicadores biológicos se debe verificar:
• Tipo de microorganismo
• Tipo de proceso de esterilización
• Número de lote
• Fecha de expiración
• Medio de cultivo utilizado
• Condiciones de incubación del indicador después de aplicado el proceso de
esterilización
• Métodos de descontaminación para evitar la diseminación de esporas en el medio
ambiente
Con este tipo de indicadores se controlan la esterilización por vapor a presión, por
calor seco y la esterilización con óxido de etileno.
ALMACENAMIENTO DEL MATERIAL ESTÉRIL
Una vez que un material está estéril puede mantener esta condición si está protegido
en la forma apropiada. Es decir, la duración de la esterilidad de un material no está
relacionada directamente con el tiempo, sino con factores que comprometen su
exposición al medio ambiente.
Los materiales estériles pierden su esterilidad:
• Cuando se produce cualquier ruptura, accidental o no, del material que lo recubre
durante su transporte o almacenamiento.
• Al humedecerse el material de empaque.
Es importante no manipular los materiales estériles con las manos húmedas, ni
colocarlos sobre superficies mojadas.
Al almacenar los materiales estériles se deben tomar una serie de precauciones, tales
como:
• Controlar el acceso a las áreas de almacenamiento de materiales estériles.
• Mantener el área de almacenamiento limpia, libre de polvo, sucio e insectos.
• Controlar la temperatura y la humedad de las áreas de almacenamiento.
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9. La temperatura ideal debe estar por debajo de los 26ºC y la humedad relativa entre 30
y 60%.
Los periodos prolongados de almacenamiento en lugares tibios y húmedos, pueden
producir condensación de humedad sobre el material de empaque.
• Utilizar, preferiblemente, estantes cerrados para colocar el material.
• Dejar que los materiales que salen del horno o el autoclave alcancen la temperatura
ambiente antes de ser almacenados; de esta forma se evita la condensación dentro del
empaque.
La razón fundamental para efectuar la esterilización en Microbiología Industrial es para
evitar la competición por los nutrientes en medios de cultivo y permitir así que el
cultivo de microorganismos específicos que se utilizan en un proceso de fermentación
de los rendimientos esperados en biomasa y/o metabolitos específicos.
MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓN
Los métodos de esterilización pueden ser de 3 tipos:
a. Por destrucción total de microorganismos;
b. Por muerte o inactivación; y
c. Por eliminación con medios físicos.
Por destrucción total se entiende un proceso muy violento, que casi siempre implica
calentamiento apreciable del material, como ocurre con la aplicación de una llama,
que es lo que hacemos en el laboratorio cuando flameamos un ansa de platino o las
bocas de tubo de ensayo o erlenmeyers. Otra manera de destruir contaminantes es
con el uso de poderosos agentes oxidantes. Por supuesto ésta metodología, aunque es
efectiva, está muy restringida en su empleo.
La muerte o inactivación significa la eliminación de microorganismos sin que exista
necesariamente desintegración de las células. Se puede efectuar por calentamiento,
seco o húmedo, por radiaciones o por agentes químicos. El calor húmedo,
generalmente en forma de vapor bajo presión, es muy útil y de gran valor en la
esterilización en el laboratorio, que se efectúa en autoclave, o en la industria cuando
se esterilizan los medios de cultivo y los equipos de fermentación. En el caso de los
autoclaves, se pueden alcanzar presiones de 1 a 3 atmósferas. En escala grande el
equipo de producción es esterilizado con vapor saturado bajo presión, y la presión
requerida debe ser alcanzada en todas las partes del equipo y el aire debe ser purgado
totalmente del sistema (como ocurre también en el caso de los autoclaves) porque la
transferencia de calor disminuye mucho en ese caso. Después de la esterilización se
mantienen las condiciones asépticas, haciendo pasar vapor por las válvulas y sellos.
La eliminación física está restringida a la esterilización de gases líquidos, y es
fundamentalmente llevada a cabo por filtración mediante filtros absolutos o filtros
fibrosos.
Los filtros absolutos son de materiales cerámicos, de vidrio o de metal sinterizado con
poros tan pequeños que la penetración de los microorganismos no es posible.
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10. Los filtros fibrosos no son absolutos y el material filtrante puede ser lana de vidrio,
amianto y esteres de celulosa, siendo las fibras de un diámetro variable de 0.5 a 15
micrones.
CINÉTICA DE LA ESTERILIZACIÓN POR CALOR
La cinética de la esterilización por calor húmedo, que es la única que consideraremos
en ésta monografía por su aplicación a la esterilización de medios de fermentación,
está caracterizada bastante aproximadamente por una reacción cinética de primer
orden.
Si No es el número de organismos viables presentes inicialmente y N es número viable
al final tendremos que la ecuación de velocidad de muerte será:
es la fracción de organismos viables que sobreviven después del tratamiento
por calor durante el tiempo t y K = constante de velocidad de destrucción, que
depende de la temperatura según la clásica ecuación de Arrhenius:
donde A = constante
E = energía de activación
R = Constante general de los gases
T = Temperatura en grados Kelvin
Si se gráfica el In k en función de 1/T se obtendrá una línea recta, siendo la inclinación
igual a -E/R y la intersección de la recta con la ordenada, el valor de la constante de
Arrtherius.
La ecuación de velocidad de muerte necesita una aclaración, ya que la misma no
admite una disminución del número de organismos a cero, porque si N es cero, t
debería ser infinito. Para resolver este problema supongamos que N = 0.1 y calculemos
el valor correspondiente de t. No podemos decir que después de ese tiempo
sobrevivirá una décima parte de un microorganismo, pero si podemos decir que habrá
sólo una probabilidad de 1 en 10 de que sobreviva un microorganismo. Ya veremos
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11. que por razones de seguridad podemos fijar el valor de N = 0.001 o sea fijar una
probabilidad de 1 en 1000 de sobrevivencia.
En La figura 9 se muestra una curva típica de la
esterilización en "batch" de un medio en un
fermentador. La curva AB representa la etapa de
calentamiento, la parte BC corresponde a la etapa de
mantenimiento y CD es la etapa de enfriamiento.
Durante la primera y última etapa ocurre parte de la
destrucción térmica de organismos presentes en el
medio debido a que se alcanza temperatura elevada
sobre todo en la última parte de la curva AB y la
primera parte de la curva CD. Se considera que la
temperatura a partir de la cual se produce destrucción de esporos es 100 °C. Por lo
tanto tendremos eliminación de esporos de 100 a 120 °C durante la etapa de
calentamiento y de 120 a 100 °C durante la correspondiente al enfriamiento. Los
tiempos de calentamiento y enfriamiento varían de acuerdo al volumen del equipo. En
fermentadores industriales de 60.000 1 por ejemplo esos tiempos están en el orden de
28-30 min. y 11-14 min. Para los períodos de calentamiento y enfriamiento
respectivamente.
En la práctica de la esterilización es necesario tener presente que la calidad nutriente
del medio debe ser preservada todo lo posible, razón por la cual, es imprescindible
diseñar un ciclo de esterilización lo más efectivo posible pero al mismo tiempo lo más
corto posible.
Podremos definir un término (V) que representa la magnitud de la disminución del
número de organismos viables de manera que:
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12. Para el período de calentamiento y de enfriamiento con el fin de calcular la cantidad
de esporos que se eliminan durante ambos períodos. Conociendo el valor inicial de
esporos presentes en el volumen de medio considerado es posible calcular el tiempo
de mantenimiento a 120 °C para la esterilización completa del mismo.
Existen datos, en bibliografía, de cálculo de tiempo de mantenimiento para la
esterilización de 45.000 l de medio (con un valor de No = 2 x 107 esp/ml) que
demuestra que son necesarios solamente 8.8 min como tiempo de mantenimiento a
120 °C.
Debe tenerse en cuenta que estas consideraciones son válidas para el cálculo del
tiempo de esterilización mínimo, a 120 °C, en fermentadores industriales del volumen
considerado. En el caso del laboratorio cuando utilizamos un autoclave y deseamos
esterilizar distintos recipientes con volúmenes diversos de medio, el tiempo de
calentamiento y de enfriamiento no son generalmente considerados, salvo en el caso
de equipos que tengan un período de calentamiento y de enfriamiento prolongado, los
que por otra parte no son recomendados para su uso en el laboratorio. Lo que es
importante en este caso es el tipo de recipiente, su geometría y el volumen de medio a
esterilizar.
El tiempo de esterilización (o sea el tiempo de mantenimiento a 120 °C) requerido por
ejemplo para tubos de ensayo de 18 x 50 mm es de 12-14 min y para tubos de 38 x 200
mm, de 15-20 min. Erlenmeyers de 2000 ml requieren de 30-35 min mientras que si
son de 125 ml el tiempo es de 12-14 min. En cambio un frasco pyrex cuadrado de 1000
ml requiere 30-35 min y una botella de suero de 9000 ml 50-55 min. Estos tiempos
aseguran la eliminación de esporos bacterianos de las especies más resistentes.
CONSERVACIÓN DE LA CALIDAD NUTRIENTE
Como ya dijimos anteriormente, los medios de fermentación utilizados en la industria
son casi siempre complejos y a menudo con sólidos en suspensión, de manera tal que
los cambios que se producen durante la esterilización pueden ser importantes. A veces
puede haber modificaciones beneficiosas o perjudiciales dependiendo del tiempo de
esterilización.
Existen casos en los cuales si se prolonga la esterilización 50 a 60 min se producen
pérdidas de rendimiento que llegan hasta el 65% con respecto al medio normal. En
ciertos casos cuando el tiempo es solamente de 15-20 min se puede producir un efecto
beneficioso.
La naturaleza de las interacciones que tienen lugar entre los componentes de un
medio, durante la esterilización por calor, dependerá no solamente de la naturaleza de
los componentes sino también de la temperatura, duración del calentamiento, pH del
medio, y de la agitación. Un ejemplo típico de interacción es la reacción de Maillard
que tiene lugar entre los grupos carbonilos de los azúcares con los grupos amino de
proteínas, aminoácidos, etc. Se forman así productos de condensación con lo cual se
inactivan significativas cantidades de carbohidratos y nitrógeno amínico. Por ese
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13. motivo es necesario que los carbohidratos se esterilicen por separado de los
compuestos nitrogenados orgánicos.
Las sales de NH4+ se deben autoclavar a pH 7 o menor, si no el amonio se volatiliza.
En medios químicamente definidos se puede observar pérdida importante de
magnesio, potasio, amonio, sodio y fosfatos por precipitación de sales poco solubles
como MgNH4PO4 , MgKP04 y MgNaP04. Es importante por lo tanto autoclavar las sales
de calcio y magnesio aparte de los fosfatos.
Los aminoácidos y factores de crecimiento son muy lábiles al calor. Entre los
aminoácidos, el triptofano, glutamina, asparagina, y entre las vitaminas hidrosolubles,
la tiamina, riboflavina y piridoxina son las más susceptibles de sufrir descomposición.
En todos estos casos es aconsejable disolverlas separadamente en pequeños
volúmenes de H2O y luego esterilizarlas por filtración.
Como ya dijimos es fundamental, además de esterilizar correctamente los medios,
conservar al máximo la calidad nutriente de los mismos. En la misma forma que la
inactivación de microorganismos puede ser considerada una reacción cinética de
primer orden, también la destrucción de algunos compuestos sensibles al calor puede
ser tratada en la misma forma.
La energía de activación de tales reacciones está generalmente en el rango de 10.000-
30.000 cal.mol-1 mientras que la correspondiente a la destrucción térmica de esporos
es superior (65.000-85.000 cal.mol-1 ). Una representación gráfica daría una línea recta
para ambos casos con valores distintos de pendientes según se aprecia en la Fig. 10.
La figura muestra que a medida que la temperatura
aumenta, el valor de k para la reacción con baja E
(curva A) aumenta más lentamente que en el otro
caso.
Esto significa que un aumento de la temperatura
acelera la destrucción de esporos más que la
degradación de nutrientes. Recordando la ecuación
anterior:
Vemos que el tiempo requerido para la destrucción
de esporos decrece en proporción al aumento de k. Por lo tanto si se emplea alta
temperatura para la esterilización se requiere un tiempo menor, por lo cual se
concluye que la esterilización llamada de alta temperatura-corto tiempo favorece la
conservación de la calidad nutriente al mismo tiempo que produce la destrucción
efectiva de los esporos.
Es necesario aclarar que el uso de alta temperatura con tiempos cortos en escala
grande implica necesariamente el empleo de un sistema de calentamiento y
enfriamiento continuo en lugar de proceso de esterilización en batch.
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14. EDULCORANTES
Se le llama edulcorante a cualquier sustancia,
natural o artificial, que edulcora, es decir, que
sirve para dotar de sabor dulce a un alimento
o producto que de otra forma tiene sabor
amargo o desagradable. Dentro de los
edulcorantes encontramos los de alto valor
calórico, como el azúcar o la miel, y los de bajo
valor calórico, que se emplean
como sustitutos del azúcar. En ambos tipos
encontramos edulcorantes naturales y artificiales. Pero la mayoría de los edulcorantes
bajos en calorías son de origen artificial.
Los tres compuestos primarios usados como sustitutos del azúcar en Estados Unidos
son la sacarina (Sweet'N Low), el aspartame (Equal, NutraSweet) y la sucralosa de
origen natural (Sucralin producido en España). En muchos otros países el ciclamato y el
edulcorante herbal stevia, son usados extensamente.
La mayoría de los sustitutos del azúcar aprobados para el uso en alimentos son
compuestos sintetizados artificialmente. Sin embargo, algunos sustitutos naturales del
azúcar son conocidos, incluyendo el sorbitol y el xilitol, los cuales son encontrados en
las bayas, frutas, vegetales y hongos. No es viable comercialmente la extracción de
estos productos de frutas y vegetales, por lo que son producidos por hidrogenación
catalítica del azúcar reductor apropiado. Por ejemplo, la xilosa es convertida en xilitol,
la lactosa es convertida en lactilol y la glucosa es convertida en sorbitol. Sin embargo
ocho sustitutos naturales son conocidos, pero están todavía por ganar la aprobación
oficial para su uso en alimentos.
Algunos edulcorantes no azúcares son polioles, también conocidos como "alcoholes de
azúcar". Éstos son en general, menos dulces que la sacarosa, pero tienen propiedades
de volumen similares y pueden ser usados en un amplio rango productos alimentarios.
USO DE LOS EDULCORANTES ARTIFICIALES POR LA INDUSTRIA
ALIMENTARIA
La industria de alimentos y bebidas está reemplazando de forma creciente el azúcar o
el jarabe de maíz por endulzantes artificiales en muchos productos que
tradicionalmente contenían azúcar. Aunque el margen de ganancias sobre los
endulzantes artificiales es extremadamente alto para los
fabricantes, estos todavía le cuestan a la industria de
alimentos sólo una fracción del costo del azúcar y del
jarabe de maíz. El jarabe de maíz fue introducido por la
industria como una alternativa económica al azúcar. Por lo
tanto, no es sorprendente que la industria de alimentos
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15. esté promoviendo altamente sus productos de "dieta" o "light", promoviendo el
movimiento de los consumidores hacia estos productos endulzados artificialmente que
son aún más rentables.
El aspartame es actualmente el edulcorante más popular en la industria de alimentos
de los Estados Unidos, desde que el precio cayó significativamente ya que la patente
de Monsanto expiró en 1992. Sin embargo, la sucralosa podría reemplazar dentro de
poco como un proceso alternativo a la patente de Tate y Lyle.
RAZONES PARA SU USO
Hay cuatro razones principales por las cuales los individuos usan un sustituto del
azúcar:
 Para ayudar en la pérdida de peso: algunas personas escogen limitar su ingesta
energía reemplazando azúcar de alta energía o jarabe de maíz por edulcorantes
que aportan poca o ninguna energía. Esto les permite consumir los mismos
alimentos que normalmente consumían, mientras se pierde peso y evitan otros
problemas asociados con el consumo excesivo de calorías. Sin embargo, un estudio
realizado por el centro de ciencias de la salud en la Universidad de Texas en San
Antonio mostró que, más que promover la pérdida de peso, las bebidas dietéticas
fueron un marcador para el incremento en la ganancia de peso y la obesidad.
 Cuidado dental: los sustitutos del azúcar son "amigables" para los dientes, puesto
que no son fermentados por la microflora de la placa dental.
 Diabetes mellitus: las personas con diabetes tienen dificultad para regular sus
niveles de azúcar sanguínea. Limitando el consumo de azúcar con edulcorantes
artificiales, pueden disfrutar de una dieta variada mientras controlan su consumo
de azúcar.
 Hipoglicemia reactiva: los individuos con hipoglicemia reactiva produce un exceso
de insulina que es la absorción rápida de glucosa a la corriente sanguínea. Esto
causa que sus niveles de glucosa sanguínea, caigan por debajo de la cantidad
necesitada para la función adecuada del organismo y el cerebro. Como resultado,
al igual que los diabéticos, estos pacientes deben evitar el consumo de alimentos
que aumenten la glicemia tales como el pan blanco y frecuentemente escogen
edulcorantes artificiales como una alternativa.
 Evitar alimentos procesados: algunos individuos pueden optar por sustituir el
azúcar blanca refinada por una azúcar menos refinada, tal como jugo de frutas o
jarabe de arce.
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16. ASPARTAMO
El aspartame es un edulcorante y sustitutivo del azúcar de
bajo contenido calórico que es utilizado en muchos
alimentos que consumimos diariamente, incluyendo
cereales en el desayuno, bebidas carbonatadas, productos
derivados del yogurt, pasta de frutas para untar el pan y
dulces. El aspartame es también ampliamente usado como
edulcorante de mesa. Por cuanto el aspartame es hasta 200
veces más dulce que el azúcar, puede reducir hasta un 99%
de las calorías en la mayoría de los productos. Sin este
edulcorante de bajo contenido calórico, no podrían existir muchos de los productos
livianos y otros de calorías reducidas, que disfrutan de una demanda tan alta hoy en
día.
Es un polvo blanco, cristalino sin olor, que se deriva de dos aminoácidos el ácido
aspártico y la fenilalanina. Es aproximadamente 200 veces más dulce que el azúcar y
puede ser usado como edulcorante de mesa o en postres congelados, gelatinas,
bebidas y en goma de mascar. Su nombre químico es L-alfa-aspartil-L-fenilalanina metil
éster y su fórmula química es C14H18N2O5. Aunque no tiene el sabor amargo que deja la
sacarina, su inconveniente es que podría no saber exactamente igual que el azúcar
porque reacciona con otros sabores de la comida. Cuando es consumido, el aspartame
es metabolizado en sus aminoácidos originales y tiene un bajo contenido energético.
USOS Y PROPIEDADES DEL ASPARTAMO
El aspartamo se comercializa como edulcorante de mesa (Natreen, Canderel o
Nutrasweet, por ejemplo). También está incorporado en numerosos productos
alimenticios en todo el mundo, entre otros en bebidas, postres y dulces (se
corresponde con el código europeo E951). El aspartamo es un polvo blanco e inodoro,
unas 200 veces más dulce que el azúcar, que se obtiene mediante la combinación de
fenilalanina y de ácido aspártico. Su principal impureza es la dicetopiperazina, que no
posee propiedades edulcorantes.
El aspartamo es estable en estado seco o en los productos congelados. No obstante,
cuando se conserva en líquidos a temperaturas por encima de los 30°C, se convierte
progresivamente en diketopiperazina, que se descompone en metanol, ácido aspártico
y fenilalanina. Estas transformaciones resultan en una pérdida de poder edulcorante.
Es por ello que el aspartamo no puede ser utilizado en alimentos cocinados o
esterilizados.
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17. PREOCUPACIÓN SOBRE EL ASPARTAMO
Se ha suscitado cierta preocupación sobre el aspartamo y sus productos de
descomposición (metanol, fenilalanina y ácido aspártico). Se los ha asociado, entre
otros, con la epilepsia, tumores de cerebro y efectos sobre el sistema nervioso.
Otra preocupación atañe a posibles efectos de los productos de descomposición del
aspartamo sobre poblaciones específicas, como los bebés sanos, niños, adolescentes,
adultos, individuos obesos, diabéticos, mujeres en período de lactancia y personas
fenilcetonúricas.
CONSUMO DE ASPARTAMO
El consumo de aspartamo en Europa se sitúa entre 2,8 y 10,1 mg/kg de peso corporal
por día. Se estima que estas cifras están muy por debajo, incluso en el caso de los
niños y de grandes consumidores como los diabéticos, del nivel de Ingesta Diaria
Admisible (IDA) establecido por el comité internacional de expertos de la Organización
para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Organización Mundial de la Salud
(OMS).
Tras su ingestión, el aspartamo se descompone en el tubo digestivo para formar ácido
aspártico, fenilalanina y metanol. Así, casi nada de aspartamo llega a la sangre.
El cuerpo metaboliza rápidamente tanto el ácido aspártico como el metanol, sin que
por ello se incrementen de manera significativa sus concentraciones en el flujo
sanguíneo, aún en el caso en que el aspartamo se tome en dosis única equivalente a la
dosis entera de Ingesta Diaria Admisible (IDA).
Con altas dosis de aspartamo, superando el nivel de IDA, el nivel de fenilalanina en la
sangre puede aumentar con la dosis administrada. Sin embargo, estas altas dosis en
general no incrementan el nivel en la sangre más que una comida normal, con la
excepción de los individuos que padecen fenilcetonuria (homocigotos PKU).
Se han llevado a cabo numerosos estudios sobre el aspartamo y sus productos de
descomposición en animales de laboratorio y en humanos. Hasta ahora, las
conclusiones son las siguientes:
No hay ninguna relación entre el aspartamo y el daño a los genes o el cáncer.
El aspartamo no afecta a la reproducción o al desarrollo, exceptuando efectos
marginales a una dosis muy alta, que supere en 100 veces el nivel de Ingesta Diaria
Admisible (IDA).
El aspartamo no produce trastornos en el sistema nervioso.
El aspartamo no afecta al comportamiento, a la cognición o al humor, exceptuando
quizás a las personas que padecen depresión.
No se ha encontrado que el aspartamo ocasione dolores de cabeza.
Un gran número de científicos han refutado una supuesta relación entre el aspartamo
y las crisis de epilepsia.
El aspartamo no causa alergias y no se ha demostrado que haga ganar peso.
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18. BENEFICIOS
Sabe como el azúcar.
Realza e intensifica los sabores, particularmente los de los citrus y otras frutas.
Pueden reducirse las calorías en los alimentos y las bebidas mediante la
sustitución de azúcar por aspartamo. Una pequeñísima cantidad de aspartamo,
con una décima de caloría, produce el mismo nivel de dulzura que una cuchara
de té de azúcar con 16 calorías.
No provoca caries dentarias.
APLICACIONES
El aspartamo se utiliza para endulzar una variedad de alimentos y bebidas y también
como edulcorante de mesa. Es usado corrientemente en prestigiosas marcas de los
siguientes alimentos y bebidas:
Refrescos carbonatados
Jugos
Budines, rellenos y jaleas
Cereales para desayuno
Postres y agregados
Edulcorantes de mesa (en polvo y en tabletas)
Polvos para preparar refrescos
Goma de mascar
Conservas de frutas
Aderezos untables para el pan
Postres congelados
Productos lácteos
Dulces y mermeladas
Confituras
Bebidas calientes chocolatadas
Multivitaminas
Pastillas de menta
Productos farmacéuticos
INGESTA DIARIA ACEPTABLE
La ingesta diaria aceptable para el aspartamo ha sido establecida en 40 mg por
kilogramo de peso corporal (según JECFA, 1981 y SCF, 1984).
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19. SÍNTESIS DEL ASPARTAMO
A finales de los 70´s, la compañía Toyo Soda, patentó el uso de enzimas del enlace
protector N-ácido aspártico a β-metilfenilalanina, seguido por los procesos de
cristalización y purificación. Este biocatalizador (las enzimas) posee una gran
especificidad mejor que las levaduras.
Los materiales básicos para la producción de aspartamo son dos aminoácidos: L-
fenilalanina (producida por fermentación) y el ácido L-aspártico. El proceso de Toyo
Soda puede usar DL-fenilalanina (químicamente sintetizado) y el ácido aspártico.
Los grupos reactivos de los aminoácidos son protegidos primero, con la excepción del
grupo que formará la unión del ester metílico. Los aminoácidos son acoplados por
enzimas o químicamente y el grupo reactivo es removido, posteriormente le siguen
procesos de cristalización para la eliminación de impurezas.
La ventaja de este método es que a partir de una mezcla racémica de Fenilalanina se
produce únicamente α-Aspartame (la forma ß no es deseable debido a su sabor
picante). Además, las mezclas racémicas de Fenilalanina son más baratas que la L-
fenilalanina pura.
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20. DIAGRAMA DE EQUIPOS PARA LA ELABORACION DE CRISTALES DE
ASPARTEMO
PROCESO BIOQUÍMICO DE PRODUCCIÓN DEL ASPARTAME
A continuación, se explica el procedimiento de obtención de aspartame, el proceso
empieza con el reactor, la L-fenilalanina de una mezcla racémica (D,L) es condensada
con una molécula de N-benciloxicarbonil-L-ácido Aspártico catalizadas por termolisina
produciendo N-benciloxicarbonil-aspartame.
El efluente del reactor es bombeado a una serie de tambores de filtro rotatorios, aquí
la bacteria es filtrada fuera de la mezcla.
En los depósitos de almacenamiento, la mezcla es bombeada a una torre de
intercambio de iones, donde el compuesto es removido usando una resina de
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21. intercambio de ion, la molécula de benciloxicarbonil se retira del Aspartame mediante
hidrógeno, obteniendo finalmente una molécula de Aspartame.
La masa recuperada se cristaliza, filtra y se seca. El producto luego es enviado al área
de almacenamiento del producto de la instalación.
Enzimas Proteasas
Estas enzimas son utilizadas para la hidrólisis de péptidos y proteínas, pero la reacción
opuesta de condensación de aminoácidos también es catalizada por las proteasas en
ciertas condiciones. La síntesis de péptidos con proteasas como termolisina, subtilisina
o papaína, es muy utilizada debido a su estéreo y regio selectividad.
La proteasa termolisina es utilizada específicamente para la catálisis en la producción
de Aspartame ya que origina desde 83 hasta 96% de rendimiento produciendo este
como precipitado. La ventaja de la precipitación es que el precipitado puede
removerse fácilmente del sistema vetando así la posibilidad de la hidrólisis del
producto.
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22. CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES
 Al momento de realizar un proceso de esterilización en alimentos es necesario
tener en cuenta la adecuada combinación de Tiempo-Temperatura letales para
eliminar microorganismos que pueden causar daño a la salud del consumidor o
deteriorar el alimento, además que ayuden a conservar los nutrientes
adecuados de los diversos alimentos.
 Es necesario aplicar los alimentos en equipos o recipientes cerrados y
someterlos a elevadas temperaturas durante suficiente tiempo, para asegurar
la destrucción de todos los gérmenes y enzimas.
 Cuanto más alta sea la temperatura de esterilización menor será el tiempo que
se requiera.
 El valor nutritivo de las conservas, debido a las condiciones de fabricación y el
reducido tiempo de calor, es bastante óptimo, ya que no existe alteración de
proteínas, carbohidratos ni lípidos.
Los edulcorantes son sustancias naturales o artificiales que edulcoran es decir,
que sirven para dotar de sabor dulce a un alimento o producto. Dentro de los
edulcorantes encontramos los de alto valor calórico, como el azúcar o la miel, y
los de bajo valor calórico, que se emplean como sustitutos del azúcar. En
ambos tipos encontramos edulcorantes naturales y artificiales, pero la mayoría
de los edulcorantes bajos en calorías son de origen artificial
 El aspartamo es un edulcorante que deriva de dos aminoácidos el ácido
aspártico y la fenilalanina, es un sustituto del azúcar debido a su bajo contenido
calórico por ello puede reducir hasta un 99% de las calorías en la mayoría de los
productos como refrescos carbonatados, jugos, budines, rellenos, jaleas, polvos
para preparar refrescos, goma de mascar, postres congelados, etc. La ingesta
diaria aceptable para el aspartamo ha sido establecida en 40 mg por kilogramo
de peso corporal.
 La síntesis del aspartamo puede darse por métodos químicos y enzimático, el
enzimático emplea la enzima proteasa termolisina, la cual realiza la hidrólisis de
los aminoácidos D,L fenilalanina y el ácido aspártico, formando así N-
benciloxicarbonil-aspartame, que luego es separado por hidorgenólisis
obteniendo así el aspartamo.
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23. GLOSARIO
Hidrogenólisis.- La hidrogenólisis es la separación del enlace C-X (X = O, S, N) mediante
H2 para dar dos enlaces C-H y H-X.
Mezcla racémica.- Es una mezcla en la cual productos de una reacción química, con
actividad óptica debido a isomerismo son encontrados en proporciones
aproximadamente equivalentes. Es decir L y D estereoisómeros están presentes en un
50%. Dicha mezcla es ópticamente inactiva.
Isómero.- Los isómeros son compuestos que tienen la misma composición atómica
pero diferente fórmula estructural
Estereoisómeros.- Un estereoisómero es un isómero que tiene la misma fórmula
molecular y la misma secuencia de átomos enlazados, con los mismos enlaces entre
sus átomos, pero difieren en la orientación tridimensional de sus átomos en el espacio.
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24. BIBLIOGRAFÍA
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http://www.ucv.ve/fileadmin/user_upload/facultad_farmacia/catedraMicro/10
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http://www.ual.es/~jfernand/TA/Tema8/Tema8-Esterilizacion.pdf. Fecha de
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