INTRODUCCIÓN

El agua electrolizada (AE) es un agente anti-microbiano compuesto por sustancias oxidantes, existen tres principales tipos de AE, la ácida (AEA), la alcalina (AEAl) y la neutra (AEN), esta última es la más utilizada. En las últimas décadas, se ha estudiado en múltiples áreas, como la alimentaria, para reducir o eliminar a los microorganismos patógenos y deterioradores/alterantes (ambos presentes en los alimentos), así como en las superficies inertes como lo son el plástico, la madera o el acero con el fin de eliminar las biopelículas (^{Jiménez-Pichardo et al., 2016}). Entre estos materiales, el acero inoxidable es el que más se utiliza en diferentes industrias por su dureza, estado inerte, costo y durabilidad, sin embargo, al exponerse a sustancias con pH ácido (ácidos orgánicos empleados como desinfectantes) o alcalino (como el hipoclorito de sodio, NaClO) se corroe, por lo que al emplear el AEA y el AEAl la afectación se reduce notoriamente mientras que con el AEN no hay corrosión (^{Ayebah & Hung, 2005}). El AEN en comparación con otros agentes como el NaClO, el peróxido de hidrógeno (H₂O₂) y los ácidos orgánicos, presenta un efecto antimicrobiano combinado por los múltiples mecanismos de acción de sus componentes químicos, asimismo no afecta las propiedades fisicoquímicas de los alimentos y genera una menor cantidad de residuos tóxicos como los trihalometanos en presencia de la materia orgánica (^{Hernández-Pimentel et al., 2020}). El objetivo de esta investigación fue realizar una revisión bibliográfica para identificar no solo las áreas de aplicación del AE, sino también las nuevas posibilidades de uso. Se utilizaron tres buscadores internacionales con diversas combinaciones de palabras clave (Tabla I) y se obtuvo un total de 1,038 artículos referentes a la aplicación de AE, que se incluyeron en el análisis estadístico descriptivo, sin embargo, para la discusión se excluyeron aquellos con una antigüedad mayor al año 2010. Es un tema de interés, y aunque anualmente se publican datos de los cambios en el sistema de generación de AE con modificación especial en los electrodos, en la sal para la salmuera y en la duración de la electrólisis (Figura 1), este estudio se enfoca en su aplicación en diversas áreas.

Figura 1 Cantidad de artículos publicados sobre AE en los últimos años. 

Historia y generación del AE

El AE se desarrolló en Japón en la década de 1930 y en el transcurso de los años se implementó para apoyar a los hospitales y laboratorios clínicos en el sector salud, a la industria alimentaria como un potente agente antimicrobiano efectivo tanto en las superficies de las tablas de corte de los alimentos, así como aplicado directamente en alimentos como el huevo, la carne, las frutas y los vegetales (^{Rahman, Khan & Oh, 2016}).

La electrólisis del agua es una reacción de agua pura, electricidad (1.3 V) y calor (48 kJ/mol) lo que genera la descomposición de las moléculas de agua en iones hidronio (H⁺) y grupos hidroxilo (OH^-). La corriente eléctrica se hace pasar a través de dos electrodos, ánodo (proceso de oxidación) y cátodo (proceso de reducción) que interactúan entre sí por una solución acuosa. No obstante, si al agua se le adiciona algún tipo de sal (un electrolito), la electrólisis se llevará a cabo con una menor inversión de energía. Este proceso se ha empleado industrialmente, para la generación de almacenadores de energía (pilas), generación del desinfectante hipoclorito de sodio (NaClO) y actualmente en la generación de hidrógeno como combustible (^{Kumar & Lim, 2022}).

El AE se genera en una celda electrolítica, que contiene dos electrodos, donde circula una solución salina de cloruro de sodio (NaCl, 1 a 3 % p/v) con un voltaje de 9 a 10 V y una corriente de 8 a 10 A. En este proceso electrolítico, los iones cargados negativamente se desplazan hacia el ánodo, lo que produce una liberación de electrones que generan oxígeno (O₂), cloro gas (Cl₂), ion hipoclorito (ClO^-), ácido hipocloroso (HOCl) y ácido clorhídrico (HCl). Por otro lado, los iones positivos se desplazan al cátodo y producen hidrógeno gas (H₂) e hidróxido de sodio (NaOH). Debido a este proceso se generan distintos tipos de agua electrolizada como la ácida (AEA, pH<2.7 y ORP>1,100 mV) que se utiliza como desinfectante, el agua electrolizada alcalina (AEAl, pH≥11 y ORP ≤800 mV) para la limpieza de materia orgánica en la industria alimentaria, y el agua electrolizada neutra (AEN, 6.5≤pH≤8 y ORP de 750-1,000 mV), que se obtiene a partir de la exclusión de la membrana que separa los iones, y al mezclarse genera un equilibrio químico entre las especies. En cuanto a la composición química del AE, no ha sido posible determinarla mediante métodos analíticos, sin embargo, diversos autores señalan algunos equilibrios químicos que posiblemente se generan durante la electrólisis (^{Al-Haq, Sugiyama & Isobe, 2005}). De los compuestos químicos reportados en el AE, el HOCl y el ClO^- son los mayoritarios y se encuentran en equilibrio en función al pH, y a su constante de disociación (K_a= 3x10^-8) cuando se tiene un pH de 7.5 (igual al valor de pk_a) ambos componentes se encuentran al 50 %. Por lo anterior, si se considera el mismo equilibrio, pero a un pH de 6.5, el compuesto dominante será el HOCl en un 90 % mientras que solo habrá un 10 % del ClO^-.

Los costos iniciales de producción del AE son elevados por lo caro de los equipos que oscilan entre 700 a 8,000 USD siendo la principal desventaja de esta tecnología (^{Al-Haq et al., 2005}). Debido a sus propiedades fisicoquímicas, existe un mayor número de artículos sobre AEN (47.3 %) (Tabla II) en comparación con los otros tipos (AEA y AEAl, con 34.2 % y 18.5 %, respectivamente) por no corroer las superficies metálicas, ni modificar las propiedades fisicoquímicas de los alimentos.

Mecanismo de acción del AE

Se han propuesto algunos modelos que explican su mecanismo de acción sobre las bacterias, sin embargo, aún no están completamente dilucidados pues los que se han propuesto, no parecen ser específicos para las bacterias gram positivas (coloración azul debido a que en su pared celular presenta una membrana lipídica, además de una capa gruesa de peptidoglucano) o gram negativas (coloración rosa debido a que en su pared celular presentan una bicapa lipídica con una delgada capa de peptidoglucano). También existen pocos estudios del efecto antifúngico del AEN sobre los hongos fitopatógenos (detallados en la sección de vegetales) donde se realizan conteos de esporas observadas antes y después de los tratamientos, así como la prueba de porcentaje de la germinación de esporas tratadas, sin embargo, no se encontraron modelos, propuestos, que describan un posible mecanismo de acción para su actividad fungicida. Por otro lado, se conoce que su poder antimicrobiano se basa en las propiedades germicidas de los compuestos de cloro activo (Cl₂, ClO^- y HOCl). ^{Fukuzaki (2006)}, planteó un modelo en el que propone el mecanismo de acción de HOCl y ClO^- de acuerdo con su capacidad para penetrar la membrana celular microbiana. En el caso de ClO^-, principal compuesto químico en AEAl además del OH^-, presenta una limitada actividad germicida debido a que no puede traspasar la membrana plasmática del microorganismo por la existencia de la bicapa lipídica, sin embargo, ejerce una acción oxidante desde el exterior de la célula que desintegra a la membrana e inactiva las proteínas funcionales. En contraste, el HOCl es el principal compuesto químico presente en el AEA y en el AEN, con la capacidad de penetrar en la bicapa lipídica de la membrana plasmática por difusión pasiva gracias a su neutralidad eléctrica, lo que causa daños extra e intracelulares e incrementa su actividad germicida.

Por otra parte, en Liu et al. (2017), los compuestos clorados en el AEN provocan daños en la membrana celular, al modificar su morfología lisa, brillante y consecutiva a rugosa, encogida y lisada, lo que aumenta su permeabilidad y permite el flujo de compuestos intracelulares como las proteínas, iones de K⁺ y material genético; este daño a nivel de membrana fue comprobado por ^{Hernández et al. (2020)}, en las células de Salmonella spp. al emplear yoduro de propidio como cromóforo para visualizar a las células que presentaron daño estructural en su membrana. En similitud, ^{Zhang et al. (2022)} observaron que el AEN no genera resistencia en las células de B. cereus al destruir a las bacterias tratadas y en lo que concierne a sus esporas no pudieron reestablecerlas con agentes como la lizozima, que se ha visto ayuda a recuperar a las estructuras dañadas, permitiendo su posterior adaptación y germinación. Cabe mencionar que, tampoco encontraron células con mutación genética. El daño que sufren las proteínas presentes en la membrana interna es irreversible, lo que causa un aumento en la permeabilidad de la misma y una liberación del ácido piridino-2,6-dicarboxílico lo que dio pie a establecer que el mecanismo de acción es por destrucción de la membrana interna del centro de la espora y no por el daño en su material genético.

Por otro lado, cuando el AEN ingresa al citoplasma, el HOCl y demás compuestos oxidantes disminuyen la actividad de las enzimas vitales, inhiben la biosíntesis de los nucleótidos y de los aminoácidos, suprimen el metabolismo asociado con la glucólisis y la reposición del ATP, mejoran el metabolismo de los ácidos grasos, disminuyen el ATP intracelular y el pH, la liberación de las especies reactivas de oxígeno para inducir a la necrosis y a la apoptosis celular (^{Ye, Wang & Chen, 2017}). También, el HOCl puede provocar la muerte de las células bacterianas al oxidar grupos sulfhidrilo de las enzimas encargadas de la oxidación de la glucosa, por la descarboxilación oxidativa de los aminoácidos a nitritos y aldehídos, la inhibición de la captación de oxígeno y la fosforilación oxidativa, además de interrumpir la síntesis de proteínas (^{Al-Haq et al., 2005}).

Una ventaja al utilizar el AEN como agente antimicrobiano, es que, al tener más de un compuesto químico en su composición, esto hace que se presenten diferentes mecanismos de acción, acordes a cada compuesto, lo que genera un efecto combinado sobre los microorganismos, lo que explica su alta efectividad antimicrobiana. Esto a su vez representa otra ventaja, ya que en ocasiones es necesario combinar diferentes métodos (físicos y químicos) para lograr una eficiente reducción microbiana.

Reportes del efecto del AE en los estudios clínicos

El uso del AEN en los estudios clínicos se refieren a los cultivos celulares y a los virus entre otros, respecto a su capacidad antiviral son escasos y próximos a un 8.8 % mientras que para AEA y AEAl son aún más escasos. El consumo de AEN es seguro, incluso para el tratamiento de la diarrea crónica, la indigestión, la fermentación gastrointestinal anormal, como antiácido y para uso doméstico (^{Shirahata, Hamasaki & Teruya, 2012}). De los artículos revisados, se hace referencia al virus de la Fiebre Aftosa causada por un virus de la familia Picornaviridae (^{Bui et al., 2017}), norovirus y hepatitis A (^{Fang, Cannon & Hung, 2016}), virus de la influenza H5N1 o gripe aviaria y el más reciente sobre síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 o SARS CoV-2 (^{Matsuyama et al., 2020}). Todos ellos concluyen que el AEN presenta un gran potencial antiviral, además ^{Takeda et al. (2021)}, observaron que el AEN inactiva a la proteína S del virus causante del COVID-19, al reducir la carga viral muy similar a la que realiza el alcohol etílico (utilizaron una dosis infectiva de 3.5 log unidades virales/mL), sin embargo, también el tratamiento con AEN mostró una menor irritación.

En lo que se refiere a las bacterias, ^{Saitoh, Harata, Mizuhashi, Nakajima & Miwa (2010)}, observaron que el AEN aplicada sobre Salmonella y E. coli no tuvo un efecto mutagénico ni genotóxico a 20 mg/L al evaluar la toxicidad subcrónica (todas las concentraciones de AEN, AEA, AEAl y NaClO que se presentan desde ahora en mg/L se refieren al cloro libre). En un experimento realizado con Hámster, no se presentaron aberraciones cromosomales en los fibroblastos pulmonares, ni síntomas clínicos, ni cambios en el peso corporal, ni en el consumo de alimentos, tampoco en los análisis urológicos ni en la química sanguínea, negativo en los estudios de necropsia y de histopatologías. En cuanto al trabajo de investigación de ^{Suzuki et al. (2021)} evaluaron la actividad antiviral del AEN (concentración no reportada) sobre diversos virus como el del SARS-CoV-2, el de la influenza tipo A, el del herpes tipo 1, el calicivirus felino y en el Parvovirus con una reducción de (3 a 5 log) con tiempos de exposición de (30 s). Los mismos autores, realizaron otro experimento en ratones, a los que se les administró AEN en aire humidificado como tratamiento para las vías respiratorias y tampoco observaron un efecto adverso en el peso corporal, los pulmones y el comportamiento). Lo anterior implica que, si en los estudios con animales no se presentan efectos negativos en su salud, se reduce el riesgo de irritación, o reacción por el uso de este agente, se concluye que, para los humanos es una alternativa en el tratamiento de las heridas.

Con respecto a las levaduras, ^{Mokudai, Kanno & Niwano (2015)}, descubrieron que el AEA en dosis subletales, presenta un efecto post-antifúngico sobre Candida albincans, esto se debe que al aplicar un tratamiento antimicrobiano algunas células son lisadas, y otras permanecen como células viables no cultivables, sin embargo, éstas últimas, pueden volver a ser cultivables después de un tiempo de restablecimiento mayor. No obstante ^{Solomon et al. (2022)}, en un estudio con duración de 18 meses y en el que aplicaron AEN en dosis letales lograron reducir a las poblaciones de Clostridioides difficile y Candida albincans presentes en las camas hospitalarias, lo que hace posible su empleo para eliminar a los microorganismos considerados de contagio en los hospitales.

Reportes de la aplicación del AE sobre las superficies inertes

El empleo del AE en las superficies inertes es para las industrias alimentaria y farmacéutica, una opción para su provecho, por ser ambas susceptibles a la contaminación de microorganismos y fuente de enfermedades, es por esto que en ambas se lleva a cabo un proceso de lavado y desinfección de las superficies, de acero inoxidable, que utilizan para trabajar. Durante el lavado de las superficies, primero se retiran los residuos grandes y visibles, seguido de la limpieza con jabón detergente, se frota toda la superficie para generar espuma, y se enjuaga para retirar el jabón. Por último, se desinfecta con algún agente químico, para eliminar a los microorganismos que no pudieron ser retirados y que permanecen en la superficie (^{De la Guardia, 2018}).

^{Jiménez-Pichardo et al. (2016)}, evaluaron el uso del AEN en la limpieza y como desinfectante en las placas de acero inoxidable electropulidas y en las que una población de microorganismos de 8.7 log UFC/mL de una mezcla de cepas de P. aeruginosa, E. faecalis y M. luteus se redujeron a 3.9 log UFC/cm². Para el caso de las placas con superficies no modificadas, el mejor tratamiento fue el de 30 min de contacto a una concentración de 300 mg/L de AEN a 30 °C, con una disminución de células de 3.2 log UFC/cm². ^{Stewart et al. (2014)}, en el estudio que hicieron en un hospital, vieron que el uso del AEN mermó de forma considerable a la población de bacterias mesófilas que estaban en las superficies próximas a los pacientes, y con una limpieza al día fue considerado suficiente. En ^{Monnin, Lee & Pascall (2012)}, el AEN con 120 mg/L, un tiempo de contacto de 20 s y a un pH de 7, la población de microorganismos bajó de 3.4 a 4 log UFC/cm² en tablas que se utilizan para cortar en la industria alimentaria, sin encontrar diferencia significativa entre los materiales analizados (madera y bambú) así como entre los microorganismos estudiados E. coli y L. innocua. ^{Veasey & Muriana (2016)}, evaluaron la capacidad desinfectante del AEN (250 mg/L durante 2 min de tiempo de contacto) en superficies inertes de la industria cárnica, y encontraron que, cuando la superficie estaba limpia (libre de material orgánico visible) la disminución fue de 6 log UFC/cm², lo opuesto si la superficie estaba sucia, su potencial quedo sólo en 3.3 log UFC/cm². De manera similar, ^{Jeon, Kwon & Yoon (2018)}, estudiaron el comportamiento de L. innocua en la formación de la biopelícula en las superficies mencionadas de la industria alimentaria y observaron que 70 mg/L de AEN durante 5 min eran suficientes para disminuir la probabilidad de contaminación de la carne de pato por la contaminación cruzada microbiana de la biopelícula. ^{Zang, Bing, Li, & Shu (2019)}, describen que la combinación de AEN con otros métodos como la luz UV, son tratamientos prometedores para desinfectar equipos e instrumentos de uso común en la industria avícola.

De los 363 artículos revisados, 54 se refieren al AEN, en el equivalente de un 14.9 %. De su aplicación en acero inoxidable se encontraron 25 (el mayor número) que equivale a un 46.3 % (Figura 2). No obstante, en 10 artículos (un 18.5 %) se refieren a las superficies plásticas en plantas de procesamiento de alimentos, así como en las de las granjas de aves de corral. En algunos de ellos, además de confirmarse la capacidad antimicrobiana del AEN, se destacan otras ventajas como evitar la contaminación de las superficies recién lavadas por residuos químicos y la reducción de la corrosión en las superficies de acero (^{Deza, Araujo & Garrido, 2007}; ^{Waters, Tatum & Hung, 2014}). ^{Wang, Cai, Li, Xu, & Zhou (2018a)}, compararon la actividad antimicrobiana del AEN y la del hipoclorito de sodio (NaClO), agente antimicrobiano más parecido al AEN por su composición química, sin embargo en esta investigación, el NaClO resultó menos efectivo en la eliminación de las biopelículas formadas por diversos microorganismos, ya que sólo se logró reducir 3 log UFC/mL, con tratamientos de 10 min de tiempo de contacto al emplear una concentración de 200 mg/L; además enfatizan que el AEN presenta las propiedades de un agente desinfectante ideal, por su: 1) seguridad al usarlo con baja o nula toxicidad, alergenicidad e inflamabilidad, 2) nulo impacto sobre las superficies a desinfectar por corrosión, color, y reactividad, y 3) amplio espectro para eliminar bacterias, hongos y virus.

Figura 2 Frecuencia y clasificación de las áreas de estudio de la aplicación del AEN reportadas. 

Diversos autores puntualizan que los agentes desinfectantes normalmente dejan de ser efectivos al estar en presencia de la materia orgánica, al dejar residuos sólidos visibles por una mala limpieza o por la presencia de las biopelículas que representan un potencial peligro de contaminación en la industria alimentaria. Cuando las superficies están libres de materia orgánica, se han logrado reducciones de 5 log UFC/cm² (99.999 %) después de 5 min de tratamiento en superficies como el acero, (^{Deza et al., 2007}; ^{Al-Qadiri et al., 2016}). Además, al tener un pH de 6 a 7.5, no se presenta el mismo poder corrosivo de las sustancias ácidas o alcalinas como los ácidos orgánicos, o el NaClO de uso común para desinfectar. Cabe mencionar, que la generación in situ de despachadores automatizados representan otra ventaja, al evitar un percance durante su transporte y manipulación.

Reportes del efecto del AE en los vegetales

Existen diversos artículos que mencionan la aplicación del AEN en algunos vegetales y frutas como la lechuga, el tomate, la alfalfa, el cilantro, la pera y la fresa (^{Koseki, Yoshida, Isobe & Itoh, 2001}; ^{Sharma & Demirci, 2003}; ^{Al-Haq et al., 2005}). ^{Koseki et al. (2001)}, evaluaron la actividad antimicrobiana en las hojas de la lechuga por inmersión, y observaron una reducción de 2 log UFC/cm² tanto de las bacterias mesófilas aerobias como de las coliformes y los hongos.

Por ejemplo, en las frutas, ^{Graca, Santo, Quintas, & Nunes (2017)}, comprobaron que el AEN (100 mg/L) reduce 1 log UFC/g en las poblaciones de S. enterica, E. coli y L. monocytogenes inoculadas en las peras, con una baja actividad bactericida, sin embargo, vieron que este tratamiento se optimiza cuando es utilizado en combinación con otros métodos físicos como la luz UV duplicando su actividad. Por otro lado, ^{Khayankarn, Uthaibutra, Setha, & Whangchai (2013)}, establecieron que el AEN de 100 a 300 mg/L elimina esporas de Fusarium sp., un microorganismo presente en el cultivo de la piña.

^{Guentzel, Liang, Callan, Emmons & Dunham (2008)}, observaron que en la lechuga y la espinaca el AEN utilizada para la eliminación de E. coli, S. typhimurium, S. aureus, L. monocytogenes, y E. faecalis a una concentración de 20 a 100 mg/L, durante 10 min, se logró una completa inactivación de 6.7 log UFC/mL. Además, ^{Guentzel, Callan, Liang, Emmons, & Dunham (2011)}, aplicaron tratamientos antifúngicos con el AEN y a una concentración de 50 a 100 mg/L en las plantas de fresa de invernaderos contaminados con Botritys cinerea y Monilinia fructicola, la intervención fue más eficaz con el primer hongo. ^{Lee et al. (2014)}, inocularon las superficies de los tomates y las cebollas, con una mezcla de E. coli O157:H7, S. typhimurium y L. monocytogenes, a una población de 9 log UFC/mL. Se evaluaron el AEA (pH 2.06), el AEAl (pH 11.65) y el agua desionizada, y se observó que el AEA redujo al contaminante 5.85 UFC/mL con 3 min de tiempo de contacto. ^{Abbasi & Lazrovits (2006)}, experimentaron con X. campestris pv. Vesicatoria, S. scabies, y F. oxysporum f.sp. lycopersici, y cada microorganismo con una población cercana a 8 log esporas/mL, disminuyeron del 50 al 100 % después de exponerlos al AEA durante 2 min de tiempo de contacto.

Diversos autores, al estudiar la capacidad del AEN para desinfectar las semillas de la alfalfa, el brócoli, el tomate, la lechuga y el arroz, encontraron que aumentaba el porcentaje de germinación y la calidad de las plantas en desarrollo (^{Abbasi & Lazarovitz, 2006}; ^{Kim, Feng, Kushad & Fan, 2006}; ^{Liu et al., 2013}; ^{Zhang et al., 2019}; ^{Guerra, Villalba, Contreras, Debasis & Sandoval, 2022}). Los autores ^{Yu & Liu (2019)}, concluyeron que al emplear el AEN en los pretratamientos, se incrementaba la actividad de la α-amilasa, de las proteasas, de las fitasas y las lipasas en el cereal triticale. Asimismo, ^{Li et al. (2018)}, indicaron que al aplicar el AEN a 40 mg/L durante la germinación del brócoli, aumentaba ciertos componentes bioactivos como los glucosinolatos y el sulfurofano, y se inhibía el desarrollo de la planta. No obstante, ^{Sanna, Gilardi, Gullino & Mezzalama (2022)} al evaluar la actividad bactericida del AEN en X. campestris, así como el efecto que pudiera tener este agente antimicrobiano en la germinación de las plantas de la col, observaron una eliminación total microbiana y el mismo porcentaje de germinación con los tratamientos del AEN, el peróxido de hidrógeno y el ácido peracético. ^{Hao, Wu, Li, Wang & Liu (2016)}, observaron que al pre tratar a las semillas de alforfón también conocido como trigo sarraceno por 12 h con 20 mg/L AEN, se acumuló el γ-ácido aminobutírico y la rutina, que son los metabolitos secundarios generados durante el proceso germinativo y desarrollo de las plántulas. Del mismo modo, ^{Liang, Wang, Zhao, Han & Hao (2019)} también experimentaron con alforfón y concluyen que al emplear 30 mg/L de AEN se eliminan los microorganismos L. monocytogenes y E. coli sin tener efectos adversos en los brotes de la planta, ya que al emplear mayores concentraciones cercanas a 100 mg/L, el porcentaje de germinación y desarrollo de las plántulas se inhibe. ^{Rui, Jianxiong & Haijie (2011)}, también aluden a que la actividad de la catalasa en la germinación del frijol mungo, se incrementó al tratar a esta leguminosa con el AEA y un pH de 4 a 6, por lo que sus brotes tuvieron un mayor desarrollo, a diferencia de un pH más bajo o más alto (2, 3, 8, 9, y 10) que incide en el tamaño de estos. No obstante, ^{Zhang et al. (2019)}, vieron que el proceso germinativo del frijol mungo, no se alteró al aplicar el AEN a una concentración de 80 mg/L, con una alta capacidad bactericida sobre E. coli y S. enteritidis (3.32 y 4.2 log UFC/g). En otros estudios, el AEN a concentraciones de 5 a 30 mg/L con un pH cercano a la neutralidad es una opción en el pretratamiento de las semillas del rábano, el cilantro y el arroz, ya que es un adecuado desinfectante que promueve el crecimiento de sus germinados, sin embargo, si se aplica en una concentración de 50 mg/L y pH ácidos, se inhibe la germinación de estos vegetales (^{Zhang et al., 2011}; ^{Zhang, Cao, Hung & Li, 2016a}; ^{Zhang, Cao, Hung & Li, 2016b}; ^{Sheng et al., 2018}; ^{Zhang, Xia, Li & Hung, 2018}; ^{Zhang et al., 2019}; ^{Zhang et al., 2020}). En ^{Guerra et al. (2019)}, 60 mg/L de AEN fueron efectivos en la reducción de 6 log de esporas/mL de F. oxysporum, F. verticillioides, A. flavus y A. paraciticus en semillas de tomate, sin intervenir en el proceso de la germinación ni en la composición química de las semillas.

Entre otras aplicaciones con el AEN, está desinfectar a los hongos conocidos como champiñones donde ^{Ding, Rahman & Oh (2011)}, evaluaron la actividad bactericida del AEN con 5 mg/L, pH de 6.2 y ORP de 500-520 mV aplicada en los hongos tipo seta de ostra (Pleuroteus ostreatus) para conocer además de su poder antimicrobiano en la microflora natural en E. coli O157:H7, L. monocytogenes, S. typhimurium, y B. cereus, y con ellos comparar los efectos del uso de los siguientes compuestos: el AEA (pH de 2.54, ORP de 1,100 mV, y una concentración de 50 mg/L), el ozono (O₃) a 5 mg/L, el ácido cítrico al 1 %, y una solución de NaClO a 100 mg/L. Después de aplicar los tratamientos por inmersión durante 3 min, encontraron que el AEN tuvo un mayor efecto antimicrobiano en las poblaciones de bacterias, de levaduras/mohos, y de patógenos, ya que hubo una mayor eliminación en cada población microbiana respectivamente de (1.35, 1.08, y 2.16 log UFC/g).

^{Aday (2016)}, evaluó el efecto de un lavado por 3 min con AEN a diferentes concentraciones (5, 25, 50 y 100 mg/L) en combinación con otro método de conservación (empacado en atmósfera modificada pasiva) con 21 % O₂, 0.03 % CO₂, y 79 % N₂ y con ello, estudiar la calidad del hongo (champiñón blanco) (Agaricus bisporus) almacenado en frío a 4 °C por 12 días. Este autor, evaluó la concentración del gas dentro del empaque de cada grupo de champiñones tratados, el pH, el color, la fuga de electrolitos, la pérdida de peso y se analizó el perfil de la textura, la etapa de desarrollo, y la reflectancia FT-NIR. Los hongos que fueron tratados con el AEN a 25 y 50 mg/L su conservación fue mayor durante el experimento con un menor consumo de O₂, cambio de pH, valor de fuga de electrolitos, mayor índice de blancura e índice de pardeamiento, además mantuvieron los parámetros de textura y perdieron menos peso en comparación con los demás tratamientos. A partir de estos resultados se sugiere que el uso combinado de AEN con atmósfera modificada, se utilice para prolongar la vida útil del hongo, sin embargo, se requieren más estudios respecto al impacto que puede tener a nivel bioquímico y enzimático.

^{Calvo, Redondo, Remón, Venturini & Arias (2019)}, determinaron que el AEN mostró una baja efectividad (cercana al 40 %) para degradar a los pesticidas: tebuconazol, cyprodinil e iprodiona en duraznos contaminados artificialmente, en comparación con otros tratamientos como la aplicación del dióxido de cloro (ClO₂) con una mayor degradación cercana al 60 %. No obstante, otros autores enuncian una mayor actividad para degradar pesticidas como el cyprodinil, la diazinona y el fosmet mediante el uso del AEN, en porcentajes de 50, 66 y 76 %, respectivamente (^{Qi, Huang & Hung, 2018}).

En ^{Jardon, Díaz, Marroquín, Villarreal & Méndez (2015)}, 60 mg/L de AEN durante 15 min no disminuye significativamente el contenido de las aflatoxinas en los granos de maíz, sin embargo, sí reduce su capacidad citotóxica y genotóxica. En estudio similar, ^{Zhang et al. (2019)}, señalan que el uso del AEA a 60 mg/L, limita en un 60 % la presencia de la aflatoxina B1 en las nueces, sin modificar la composición química de la semilla.

^{Sheng et al. (2018)}, mencionan que el AEN redujo 1.2 log UFC/manzana a L. monocytogenes con 100 mg/L en 2 min. Además, se redujo en menor grado (0.5 log UFC/manzana) tanto de las bacterias mesófilas y de los hongos/levaduras, presentes de manera natural en los frutos. Sin embargo, ^{Graca, Santo, Pires & Quintas (2020)}, al experimentar con el AEN observaron una mayor reducción (2 log UFC/g de manzana) a diferencia del NaClO que fue sólo de 1 log UFC/g. En otro estudio, al desinfectar manzanas contaminadas artificialmente con Alicybacillus acidoterrestris, el resultado fue mayor (5 log UFC/mL) con 200 mg/L de AEN y un tiempo de exposición de 5 min (^{Torlak, 2014}). También, ^{Tango et al. (2017)} y ^{Wang & Ryser (2014)}, observaron que las poblaciones de E. coli, Salmonella y L. monocytogenes inoculadas artificialmente en la manzana y el tomate disminuyeron de 2 a 4 log UFC/fruta, con la aplicación de AEN a 30 mg/L durante 1 a 3 min. De manera similar, ocurrió con Fusarium oxysporum en el tomate, se observó que, una concentración de 60 mg/L presentó una actividad germinicida en las esporas, y sin aparente daño por podredumbre (^{Vásquez, Villarreal & Rodríguez, 2016}).

En cuanto a la industria vitivinícola, resulta de interés el control de B. bruxellenesis, ya que es una levadura presente en los viñedos y es la responsable de la descomposición del vino durante el almacenamiento en las cavas y al respecto se ha publicado que el AEN (400 mg/L) reduce su población 1.4 log UFC/mL con tiempo de exposición de 12 min (^{Cravero et al., 2018}).

En otros estudios con frutos de alto valor comercial como la mora azul, se mencionan los beneficios durante su almacenamiento por haber sido tratadas con 50 mg/L de AEN durante 5 min, como son: la inactivación de las enzimas reconocidas por degradar la pared celular (poligalacturonasa, celulasa y β-galactosidasa), y prevención de la degradación de algunos componentes como la pectina, la hemicelulosa, y la celulosa (^{Chen, Hung, Chen & Lin, 2017}). ^{Pangloli & Hung (2013)}, muestran una reducción de 4.4 log UFC/mL de E. coli con un tratamiento de AEN con 30 mg/L durante 5 min. Resultados similares por ^{Hayta & Aday (2015)}, en el estudio realizado en las cerezas, al emplear 100 mg/L de AEN, el fruto aumentó su vida de anaquel y conservó sus propiedades fisicoquímicas, y resultó perjudicial al aumentar las concentraciones hasta 400 mg/L) debido a que sí se alteraron sus propiedades como pH, color, sólidos totales, contenido de antocianinas y firmeza.

En ^{Forghani & Oh (2013)}, a las hojas de la lechuga, la espinaca, la col y el ajonjolí, se les estudió la capacidad antimicrobiana al aplicar el AEN en bacterias mesófilas, hongos/levaduras, E. coli y L. monocytogenes y se vio una reducción de 2 log UFC/mL con 20 mg/L, por 3 min como tratamiento, sin embargo ^{Jung, Jang, Guo, Gao & Matthews (2017)}, expresan que, para desinfectar las hojas de la lechuga con 50 mg/L, una sola inmersión fue suficiente para la eliminación total de E. coli, S. enterica y L. monocytogenes, cada microorganismo con una población cercana a 5 log UFC/mL. Lo contrario sucede con otros agentes a base de ácidos orgánicos (láctico y cítrico) que aún con dos o tres inmersiones, no se logra la eliminación total de los microorganismos contaminantes. En contraste, ^{Ngnitcho, Khan, Tango, Hussain & Oh (2017)} indicaron que, al aplicar el AEN sola o en combinación con otros tratamientos como los empaques bioactivos, y las atmósferas controladas, se logra reducir hasta 6 log UFC/mL a diversos microorganismos patógenos como E. coli, Salmonella spp., L. monocytogenes, y S. aureus inoculados artificialmente en las hojas de la lechuga. En ^{Pang & Hung (2016)}), acorde a la variedad de la lechuga es como se da la acción desinfectante, ya que redujo 5 log UFC/mL de E. coli inoculada en la lechuga romana, y solo 2.5 log UFC/mL del mismo inóculo, en la lechuga iceberg. Es importante señalar que algunos microorganismos tienen la capacidad de generar una biopelícula sobre las hortalizas de hoja verde como la espinaca, la lechuga y el betabel, pero también son removidos con 80 mg/L de AEN durante 15 min sobre B. cereus, cuya población disminuyó hasta 3.4 log UFC/cm² (^{Hussain et al., 2019}).

La aplicación del AEN en brócoli, se ve en ^{Martínez-Hernández et al. (2015)}, quienes citan el decrecimiento de la población de E. coli y S. Enteritidis de 2.2 y 2.7 UFC/mL, respectivamente, con AEN a 100 mg/L, mayor en comparación con el tratamiento de NaClO e igual concentración. En ^{Navarro-Rico et al. (2014)}, el AEN a la misma concentración anterior, no altera la calidad fisicoquímica del brócoli, principalmente, conserva su contenido de fenoles totales y su capacidad antioxidante. De igual forma en ^{Zhang et al. (2019)}, fue de 3 a 4 log UFC/mL la contracción de la microbiota natural (bacterias mesófilas y hongos/levaduras) presentes en el apio y el cilantro con un tratamiento de 30 mg/L de AEN, sin alteraciones sensoriales en los vegetales de estudio. El mismo efecto se tuvo en ^{Koide, Shitanda, Note & Cao (2011)}, al estudiar la reacción del AEN que previamente se calentó a 45 °C y se administró sobre las zanahorias. En ^{Luo, Kim, Wang & Oh (2016)}, la disminución de B. cereus en la papa fue de 2 log UFC/g con 30 mg/L y AEN con un ligero cambio de color del tubérculo.

En la revisión bibliográfica, son 363 artículos los que tratan sobre la aplicación del AEN, 124 se refieren a verduras y legumbres, 41.9% a granos, aunque es en este último donde más se aplica (Figura 2) y 62 en las frutas, lo que representa el 20.9% y tercer lugar de estudio. Si se unifica la literatura de frutas y verduras el subtotal es de 186 artículos o sea un 51.2% del total analizado. En el caso de las verduras y legumbres, la lechuga es motivo de estudio en 26 lo que equivale a un 20.9% y un 7.1% del total de artículos, es probable que esta hortaliza al ser la tercera de mayor consumo mundial e ingerirse cruda y previamente desinfectada, explica el índice de artículos que la refieren, en comparación con las papas y los champiñones que para su consumo el grado de proceso es mayor.

En relación a los frutos, es el tomate el más representado en los artículos: 19 con el 30.6 % y el 5.2 % del total, seguido de la manzana con 13 (Figura 3) por lo que ocupan el 2° y 3^er lugar, respectivamente, de consumo en el mundo, e igual que el plátano con la salvedad de que no hay referencias de aplicación del AEN a esta fruta, una circunstancia relacionada a que su vida de anaquel es muy corta, no es tan susceptible al ataque por hongos que lo dañen y, en su consumo se retira la cáscara lo que reduce el riesgo de que la pulpa esté contaminada. No obstante, sería interesante estudiar el efecto del AEN en las enzimas como la polifenoloxidasa presentes en su cáscara y causa de su oscurecimiento.

Figura 3 Frecuencia y clasificación de artículos que citan la aplicación del AEN por especie vegetal. 

Reportes del efecto del AE en los alimentos de origen animal

Los artículos cuyo tema son los productos de origen animal, mencionan que los primeros estudios de AE fueron con el AEA seguidos del AEAl y con el AEN. ^{Park & Zeikus (2002)}, evaluaron la efectividad antimicrobiana del AEA con un pH 2.57 en C. jejuni, uno de los microorganismos más comunes que contaminan a los alimentos, y causante de las enfermedades estomacales en los humanos, se comprobó que en una población de 7.5 log UFC/mL inoculada sobre las alas de pollo la disminuyó 3 log UFC/g. En ^{Fabrizio, Sharma, Demirci & Cutter (2002)}, la reducción de L. monocytogenes, S. typhimurium y E. coli en un rango de 1.71 a 1.81 log UFC/cm² se produjo tanto con el AEA a 50 mg/L, como con una solución de NaClO a 20 mg/L, con el ácido láctico al 2 % y con el agua destilada. Estos tratamientos se aplicaron sobre las canales de pollos tratados con aspersión durante 15 s, y se observó que, al aumentar el tiempo de contacto a 10 min, la reducción microbiana aumentó sólo 2 log UFC/mL. ^{Rahman, Jin & Oh (2011)}, experimentaron con el AEN a 10 mg/L en una población de 4.6 log UFC de L. monocytogenes y S. typhimurium inoculadas sobre una pechuga de pollo con una reducción 2.3 log UFC/g. ^{Guerra et al. (2022)}, aplicaron el AEN a 360 mg/L y decreció E. coli 1.96 log UFC/g en las menudencias de pollo, tejidos que normalmente tienen una alta contaminación por procesos de mal eviscerado. ^{Cichoski et al. (2019)}, observaron que la combinación de AEN con el ultrasonido a 25 kHz, durante 25 min, en la pechuga de pollo se redujeron de 0.76, 0.81 y 0.98 log UFC/mL para bacterias psicrófilas, lácticas y mesofílicas, respectivamente. También este tratamiento generó la menor cantidad de peróxido y grupo tiol, lo que implica una menor oxidación en las grasas y proteínas de este tipo de carne. Por otro lado, ^{Rahman et al. (2012)}, compararon la acción del AEA y el AEN en la pechuga de pollo contaminada con Salmonella y Listeria, y encontraron igualdad estadística en la actividad antimicrobiana, sin embargo, las propiedades sensoriales y fisicoquímicas se modificaron en menor grado con el AEN. También ^{Duan, Wang, Xue, Li & Xu (2017)}, indican que las canales de pollo al ser tratadas con el AEA y el AEN, disminuyeron sus valores de nitrógeno básico volátil total (NBVT) lo que implica una menor oxidación de proteína. En ^{Hernández-Pimentel et al. (2020)}, indicaron que el AEN oxida en menor grado a las proteínas y grasas de la carne de pollo, en comparación con el ácido peracético, que da lugar a valores más bajos en la determinación del NVBT. En otro estudio, ^{Rasschaert et al. (2013)}, explican que el AEN es igual de eficiente que el ácido láctico al tratar a las canales de pollo contaminadas artificialmente con Campylobacter, los conteos microbiológicos fueron a través de la microbiología tradicional y qPCR. Finalmente, en ^{Wang et al. (2018)}, los 30 mg/L de AEN tuvieron la misma actividad antimicrobiana que 60 mg/L de AEA en las bacterias mesófilas aerobias y coliformes totales, y ambos tratamientos son más eficientes que 100 mg/L de NaClO.

^{Athayde et al. (2017)}, enuncian que la acción del AEA es más eficiente que la del AEN en las bacterias mesófilas aerobias y en las psicrófilas en la carne de cerdo, al reducirlas hasta 3 log UFC/g, sin embargo, tanto el AEA como el AEN disminuyeron significativamente la oxidación de las grasas en comparación con el tratamiento control con agua.

^{Rahman, Wang & Oh (2013)}, compararon la actividad antimicrobiana del AE en la carne de cerdo, y con el agua destilada, el ozono, el ácido láctico al 3 %, el lactato de calcio al 3 %, el NaClO a 100 mg/L y el AEA con 50 mg/L y el AEN (100 mg/L a un pH de 5.6) durante 5 min e inocularon 5 log UFC/g de E. coli O157:H7 y L. monocytogenes y el resultado fue que la mayor reducción de los microorganismos se tuvo con el AEN y el ácido láctico (3.2 log UFC/g). También se vio que la combinación de estos agentes mantuvo la calidad sensorial de la carne almacenada durante 6 días a 4 °C.

En ^{Ratana & Jommark (2014)}, la actividad antimicrobiana del AEN (pH de 7.1 y ORP de 841 mV) en los camarones a los que se les inoculó V. parahaemolyticus y V. vulnificus (4.5 log UFC/g). El tratamiento que presentó mayor reducción del primer microorganismo (4.16 log UFC/g) fue de 50 mg/L durante 15 min, en contraste con V. vulnificus, que solo se redujo 1.3 log UFC/g. En ^{Ovissipour, Shiroodi, Rasco, Tang & Sablani (2018)}, el efecto bactericida del AEN (pH de 6.8 y ORP de 786 mV) y el AEA (pH de 2.7 y ORP de 1150 mV) en los filetes de salmón en una población de 7 UFC/g de L.monocytogenes, el tratamiento más efectivo fue con 60 mg/L de AEN a 65 °C durante 10 min, con una reducción de 5.6 log UFC/g, y la evidencia de que no se alteró el color y la textura de la carne. En ^{McCarthy & Burkhardt (2012)}, el AEN a 50 mg/L durante 20 min en las superficies inertes, así como en el pescado crudo, se vio que su potencial antimicrobiano estaba limitado en la superficie cárnica (reducción de 2 log UFC/cm²), lo contrario a la superficie inerte que mostró una gran efectividad de (7 log UFC/cm²). En ^{Tantratian & Kaephen (2020)}, 60 mg/L de AEN no afectaron de manera significativa a la población de los microorganismos en los ostiones, sólo se modificaron ligeramente sus propiedades fisicoquímicas al incrementar los valores del pH y el NVBT con repercusión en una ligera reducción en la fuerza de corte en la carne; del mismo modo ^{Kasai, Kawana, Labaiden, Namba & Yoshimizu (2011)}, con el uso del microscopio electrónico de barrido vieron que, 0.5 mg/L de AEN alteraron la carne de los ostiones, muy diferente al utilizar una concentración menor de 0.2 mg/L y al no generar ningún daño aumenta su vida de anaquel. En ^{Xuan et al. (2017)}, el retraso en el oscurecimiento de la carne del calamar y el mantener por más tiempo su frescura fue por ser almacenado en hielo elaborado a partir del AEN. Del mismo modo, ^{Yan, Zhang, Yang & Zhao (2020)}, comprobaron que la vida de anaquel de los langostinos tratados con el AEN a 20 mg/L se incrementaba 3 días.

En consideración a otros productos de origen animal, se estudió el efecto del AEN en el cascarón de huevo. En Medina et al. (2020), la reducción de Salmonella enterica y E. coli fue de 5.5 y 3.3 log UFC/mL, respectivamente, después de tratar el cascarón de huevo durante 30 s con 60 mg/L de AEN. Sin embargo, lo interesante fue que no se afectó la cutícula del cascarón, que le brinda protección al producto y aumenta su vida de anaquel. Cuando la cutícula se ve afectada, la humedad del producto disminuye y fomenta la oxidación de sus componentes, además, se favorece la penetración de los microorganismos al interior del huevo (^{Zang et al., 2019b}). En ^{Rivera-García et al. (2019)}, las reducciones fueron similares con L. monocytogenes y de igual forma, no hubo daño en la cutícula del cascarón, ni tampoco un cambio en su coloración. ^{Bing, Zang, Li & Shu (2019)}, combinaron el AEN con 30 mg/L durante 3 min y luz UV (10.2±0.3 W/cm²), lo que originó una reducción máxima de 4.41 log UFC/g cuando el cascarón no tenía residuos orgánicos, sin embargo, al estudiar este tratamiento en presencia de heces de pollo la disminución máxima fue de 1 log UFC/g.

En la revisión de la literatura de los alimentos de origen animal la cifra fue de 78 artículos el equivalente a un 21.5 %, y ocupa el 2° lugar en el área aplicada (Figura 2). El tipo de carne con más presencia en estos artículos es la del pescado con 27 artículos (34.6 %), y a su vez representa un 7.4 % de lo consultado (Figura 4), lo anterior, es probable porque en los países asiáticos es en donde se desarrolló esta tecnología del AE y se consume más esta carne en comparación con los países del continente americano que es la de pollo. Por otro lado, el alto índice de mención del uso del AEN en los pescados y los mariscos, refleja la necesidad de reducir la carga microbiana en ellos, ya que por lo general se ingieren crudos, a diferencia de la carne roja y el pollo que se procesan térmicamente.

Figura 4 Frecuencia y clasificación de artículos que citan la aplicación del AEN por especie animal. 

Reporte del efecto del AE en las propiedades sensoriales de los alimentos

En relación a los estudios del efecto del AEN en las propiedades sensoriales de los alimentos existe una limitada cantidad de ellos. En la escasa información se establece que los tratamientos con AEN en concentraciones de 80 a 300 mg/L no afectan las propiedades sensoriales (color, aroma y textura) del mango ni del tomate (^{Deza, Araujo & Garrido, 2003}; ^{Lopes et al., 2021}). En ^{Moghassem, Shekarforoush, Hosseinzadeh & Basiri (2020)}, la combinación del AEN a 200 mg/L en combinación con el ácido peracético permite mantener las condiciones organolépticas, por ejemplo, de la pechuga de pollo. En ^{Ghorban, Ovissipour, Ross & Rasco (2016)}, aplicar el AEA en los filetes de salmón no modificó su textura y el efecto es similar al tratamiento con agua potable En ^{Mansur, Tango, Kim & Oh (2015)} y ^{Sheng et al. (2018)}, el AEN aplicada en la carne de cerdo y en la de res, alarga su vida de anaquel y reduce a la población de microorganismos patógenos en un rango de 2 a 3 log UFC/mL, además de permanecer inalterables sus propiedades fisicoquímicas hasta por 9 días. Igual en ^{Thomas, Hung, Rigdon, Mckee & Stelzleni (2019)}, el AEN a 50 mg/L aplicados en la carne de lomo de res, no alteraron sus propiedades fisicoquímicas y la oxidación de las grasas fue similar al tratamiento con agua potable, y tampoco se modificaron de manera negativa sus propiedades sensoriales, como pérdida de peso por cocción, firmeza, intensidad de sabor, jugosidad, y presencia de olores indeseables.

Áreas de oportunidad en la investigación

Con respecto a los mecanismos de acción, la mayoría de los reportes se refieren al daño estructural, por ser visible al microscopio, así como también con el uso de tinciones, principalmente en las bacterias. Sin embargo, hace falta llevar a cabo un análisis a nivel molecular de los metabolitos para encontrar nuevos mecanismos de acción de los compuestos relacionados con el metabolismo bacteriano. A diferencia de los hongos filamentosos y de las levaduras, no se tiene información que los propongan.

Al evaluar el efecto del AEN en las propiedades fisicoquímicas y en las organolépticas, de lo hasta aquí expuesto, existe poca evidencia científica, sin embargo, la escasa literatura indica que no hay alteración en los alimentos evaluados. No existen tampoco de la aplicación del AEN en las especies que se consumen en fresco como los frutos rojos, y algunas de las verduras coloridas como el pimiento, y los tubérculos como la berenjena, el rábano y la cebolla morada, e incluso el champiñón blanco, lo que genera la oportunidad de nuevas investigaciones de aplicación del AEN. A pesar de que la mayoría de los trabajos de investigación de este tipo de agua van orientados a estudiar la capacidad antimicrobiana, van en aumento los que se enfocan en evaluar su efecto sobre las propiedades fisicoquímicas y las sensoriales. Además, existe un área de oportunidad importante por investigar a nivel bioquímico y enzimático en las semillas durante el proceso de germinación, porque en la actualidad es mayor el interés en los vegetales postcosecha.

Conclusiones

La aplicación del AE en la industria farmacéutica y en los servicios hospitalarios, permite generar nuevas investigaciones para evaluar su actividad antimicrobiana y con ello conocer de una manera más acertada los mecanismos de acción que han sido planteados en los virus que son de alta relevancia como el SARS-Cov-2, el ébola, la gripe aviar y la viruela. En el área de los alimentos se ha estudiado la actividad antimicrobiana del AEN como tratamiento en postcosecha y los vegetales más reportados fueron el tomate, la lechuga, la manzana y la fresa, a diferencia de los productos de origen animal entre los que se encuentran el pescado, los moluscos y los crustáceos. El uso del AEN presenta múltiples ventajas en comparación con otros agentes usados en diferentes industrias y son: menor corrosión en los equipos, menos irritación en su manipulación, no modifica las propiedades fisicoquímicas de los productos y presenta un efecto combinado contra los microorganismos patógenos y los alterantes.