REACCIONES DE PARDEAMIENTO ENZIMTICO Y NO ENZIMTICOLuna Ortiz
Lizbeth CarolinaUniversidad de pamplona, Norte de Santander,
Colombia, [email protected]
Resumen Esta prctica se realiz con el objetivo de identificar y
describir la reaccin de pardeamiento enzimtico en los alimentos.
Identificar y describir la reaccin de pardeamiento no enzimtico en
los alimentos. Diferenciar los tipos de pardeamiento en estudio.
Establecer la importancia del pardeamiento enzimtico en preparacin
de alimentos. Establecer la importancia del pardeamiento no
enzimtico en preparacin de alimentosIntroduccin Durante la
fabricacin, tratamiento, almacenamiento, etc., muchos de los
alimentos desarrollan una coloracin que en ciertos casos mejora sus
propiedades sensoriales, mientras que en otros las deteriora; la
complejidad qumica de los alimentos hace que se propicien diversas
transformaciones que son las que provocan estos cambios. Existe un
grupo de mecanismos muy importantes llamados de oscurecimiento,
encafecimiento o pardeamiento, que sintetizan compuestos de colores
que van desde un ligero amarillo hasta el caf oscuro; estos han
sido clasificados en forma general como reacciones de pardeamiento
enzimtico y no enzimtico. En las reacciones de tipo enzimtico se
encuentran aquellas que son catalizadas por enzimas presentes en
algunos alimentos; en las del tipo no enzimtico se incluyen la
caramelizacion y la reaccin de Maillard. Existen diversos factores
como la temperatura, pH, etc. Que afectan el comportamiento de
estas reacciones as como tambin existen mecanismos que se emplean
para controlar dichas reacciones en aquellos alimentos donde no
sean deseados. La Actividad prctica a desarrollar tiene como
finalidad hacer un estudio sencillo que permita al estudiante
conocer y describir estas reacciones y concluir sobre su
importancia en los procesos alimentarios.FUNDAMENTO:Cuando se
calienta una mezcla de azcar comn (sacarosa) y agua, la mezcla gana
viscosidad en funcin de la temperatura debido a la prdida de agua.
Al final solamente queda sacarosa fundida. Al superar los 150C la
sacarosa comienza un complejo proceso de degradacin trmica que se
denomina caramelizacion. Al enfriar el azcar caramelizado a
temperatura ambiente vitrifica, es decir toma la estructura de un
slido amorfo.Suele utilizarse para obtener caramelos duros y para
formar el revestimiento caramelizado de flanes y otros postres. Si
se desea obtener caramelo lquido, es necesario alcanzar la
temperatura de caramelizacion, superior a los 150C, aadir agua
templada posteriormente y calentar de nuevo para conseguir que el
caramelo adquiera la fluidez deseada.Reaccin de Maillard en
carne:Para que las reacciones de Maillard entre protenas y
carbohidratos se desencadenen, se necesita que la carne supere los
140C. El principio qumico es el siguiente: Cuando las molculas que
contienen un grupo amino como los aminocidos de las protenas, se
calientan en presencia de azcares, se produce la eliminacin de una
molcula de agua entre los dos componentes que se unen formando una
base de Schiff.Estos compuestos evolucionan a otros compuestos
llamados de Amadori , que reaccionarn con otras molculas para
formar estructuras cclicas aromticas que son las responsables de
las propiedades organolpticas de la carne. No obstante hay que
destacar la enorme complejidad de este tipo de reacciones ya que
hay muchos azcares y aminocidos que pueden reaccionar entre s, e
incluso la temperatura puede provocar cambios en los productos
finales. Entre los compuestos dentificados se encuentran las
pirazinas que son las molculas que imparten las notas frescas a
frutas y hortalizas, las furanonas que tienen olores afrutados,
etc.Parte experimental Experimento n 1: pardeamiento enzimtico
Formacin del pardeamiento enzimticoPreparacin de Zumo de manzana1.
Pelar 1 manzanas y retirarles el corazn. Colocar los trozos de
manzana en un homogeneizador, con 30 ml de agua destilada.
4. Dejar reposar a temperatura ambiente por 15min. Anotar los
cambios observados
3. Colocar 10 ml de zumo de manzana en un vaso de precipitado y
otros 10 ml en un plato de hondo2. Extraer el zumo de la manzana
con una trampa gasa. Realizarlo lo ms rpido posible
Figura 1, 2, 3: muestras de zumo manzana en un vaso de
precipitado y una caja de Petri Explique en cul de las dos muestras
se encontrara un mayor grado de pardeamiento.La muestra que obtuvo
mayor pardeamiento fue la del vaso de precipitado ya que tomo una
coloracin ms oscura que la del plato hondo.Experimento n2: efectos
de temperatura.1. Colocar 10 ml de zumo de manzana en cada uno de
los tubos de ensayos identificados con las letras A, B, C y D.
4. Tubo C: Colocarlo en bao de Mara a 100 C, por 15 min.
Comparar el grado de pardeamiento en los cuatro tubos. Anotar las
observaciones.3. Tubo B: Colocarlo en bao de Mara a 40 C, por 15
min.2. Tubo A: Colocarlo en bao de agua fra, por 15 min.
Tubo A: mostro una coloracin ms oscura. Tubo B: mostro una
coloracin ms clara Tubo C: mostro una coloracin mucho ms clara,
translucida.NOTA: a medida que aumenta la temperatura va tomando
una coloracin ms clara.
Tubo 1: zumo de manzana + agua fraTubo 2: zumo de manzana luego
del bao de mara a 40C
Tubo 3: zumo de manzana luego del bao de mara a 100CExperimento
n 3: efectos de pH.1. Tome 6 tubos de ensayo y rotule con las
letras A, B, C, D, E y F.
2. Extraiga el zumo de 1 limones y el zumo de una naranja.
Reserve en un vaso cada uno por separado.
3. Coloque en cada tubo las siguientes diluciones: A. Zumo de
limn.B. Jugo de naranja. C. Agua destilada. Solucin de NaOH 0,1
M.E. Vinagre. F. Solucin de NaCl al 1%
4. Determinar el pH de las soluciones utilizadas y de la manzana
al natural
5. Coloque un trozo de manzana previamente pelados en cada uno
de los tubos
6. Esperar alrededor de 1 hora para anotar observaciones.
Comparar el pardeamiento que haya tenido lugar.
Explique la aparicin de una coloracin oscura en el zumo de
manzana al transcurrir cierto tiempoEste proceso de pardeamiento se
llama oxidacin, pues es el resultado de la accin del oxgeno
contenido en el aire en combinacin con los compuestos qumicos de la
fruta, en concreto sobre los fenoles. En la reaccin interviene como
catalizador una enzima: la poli fenol oxidasa (PPO), gracias a la
cual los fenoles se combinan con el oxgeno para transformarse en
quinonas, que se polimerizan o reaccionan con grupos amino de
diferentes compuestos formando compuestos coloridos que reciben el
nombre de melaninas y que tienen propiedades antimicrobianas, y que
podran ser un mecanismo de defensa de los vegetales contra
infecciones. Explique porque se afirma que el pardeamiento del zumo
de manzana es una reaccin enzimtica.El pardeamiento enzimtico es
una reaccin de oxidacin en la que interviene como sustrato el
oxgeno molecular, catalizada por un tipo de enzimas que se pueden
encontrar en prcticamente todos los seres vivos, desde las
bacterias al hombre. El pardeamiento enzimtico o melanosis es una
alteracin superficial del color causada por la formacin, va
enzimtica, de un precursor de compuestos que reaccionan con
constituyentes celulares, como protenas o aminocidos, para formar
pigmentos insolubles del tipo de la melanina. Considere las
propiedades de las enzimas para explicar los fenmenos
observados.Las enzimas son catalizadores de naturaleza protenica
que regulan la velocidad a la cual se realizan los procesos
fisiolgicos, producidos por los organismos vivos. En consecuencia,
las deficiencias en la funcin enzimtica causan patologas.Las
enzimas, en los sistemas biolgicos constituyen las bases de las
complejas y variadas reacciones que caracterizan los fenmenos
vitales. La fijacin de la energa solar y la sntesis de sustancias
alimenticias llevadas a cabo por los vegetales dependen de las
enzimas presentes en las plantas. Los animales, a su vez, estn
dotados de las enzimas que les permiten aprovechar los alimentos
con fines energticos o estructurales; las funciones del metabolismo
interno y de la vida de relacin, como la locomocin, la
excitabilidad, la irritabilidad, la divisin celular, la
reproduccin, etc. Estn regidas por la actividad de innumerables
enzimas responsables de que las reacciones se lleven a cabo en
condiciones favorables para el individuo, sin liberaciones bruscas
de energa a temperaturas fijas en un medio de pH, concentracin
salina, etc.; prcticamente constante.A diferencia de un catalizador
inorgnico que interviene en numerosas reacciones las enzimas
producidas por los organismos vivos habitualmente solo catalizan un
tipo de reaccin o solo una reaccin determinada; la especificidad de
las enzimas es tan marcadas que en general actan exclusivamente
sobre sustancias que tienen una configuracin precisa; por ejemplo,
si solo atacan a los aminocidos que tienen su carbono a ,
asimtrico, con estructura L-, no muestran la menor actividad sobre
formas idnticas de dichos aminocidos, pero que sean del tipo D-.En
los sistemas biolgicos se llevan a cabo diversas reacciones a
partir de la misma sustancia; por ejemplo algunos microorganismos
convierten la glucosa en alcohol y bixido de carbono, al paso que
otros grmenes la convierten en cido lctico o cido pirvico o
acetaldehdo. Esto quiere decir que la glucosa puede descomponerse
en distintos productos y aunque todas las posibilidades son tericas
y prcticamente posibles la presencia de ciertas enzimas favorece
uno de los caminos que llevan a la acumulacin de determinados
compuestos.Las enzimas, por lo tanto, se consideran como
catalizadores altamente especficos que: Modifican la velocidad de
los cambios promovidos por ellas. Determinan que sustancias
particulares, de preferencia a otras distintas son las que van a
sufrir los cambios. Impulsan dentro de los distintos cambios
posibles que pueda seguir una sustancia, cul de ellos en especial,
ser el utilizado.
muestrapHColor inicialDespus de un hora con manzana
PH manzana4,22
Limn 2,35Verde claroIgual
Naranja 3,15Amarillo Igual
Agua destilada4,57Transparente Igual
NaOH 0,1 M12,46TransparentePresento
Vinagre2,58Transparente Igual
NaCl 1%6,07Transparente Igual
Figura 4 y 5: tubos de ensayo con las diferentes sustancias +
trozos de manzanaExperimento n 2: pardeamiento no enzimtico.
Pardeamiento de las papas fritas. Reaccin de maillard.1. Coloque en
una olla 200 mL. De agua y llvela a fuego medio.
2. Lave, pele y corte 1 papa en julianas (tiras delgadas) y
escldelas (sumergindolas en agua hirviendo durante 1 min.)
3. Dividir las papas en tres grupos y colocarlas en remojo por 1
hora en las siguientes soluciones:a .Agua destilada b. Glucosa al 1
% p/v. c. Sacarosa al 1 % p/v.
4. Frer los tres grupos de papas. Comparar y analizar los
resultados.
Se pudo observar que la que tuvo mayor pardeamiento fue la papa
que estaba sumergida en glucosa al 1% ya que al frerse tuvo una
coloracin ms oscura, ya que se va caramelizando la glucosa.
Figura 6,7: muestras de papas en juliana y papas escaldadas en
agua hirviendo
Figura 8: muestras de papa en diferentes soluciones
Figura 9: muestra de papa sumergida en agua destilada
Figura 10: muestra de papa sumergida en glucosa al 1%
Figura 11: muestra de papa sumergida en sacarosa al 1%
Experimento n3: agentes inhibidores del pardeamiento no
enzimtico.3. Compare y analice los resultados obtenidos.2. Divida
las papas en dos grupos:Grupo A: Escalde en agua a 90 C por 1 min.,
escurrir y someter a deshidratacin. Coloque la muestra en una
Cpsula de Petri y llvela al horno por 30min.Grupo B: Sumerja en una
solucin de Sulfito de sodio al 1% por 10 min. Escurra y someta a
deshidratacin. Coloque la muestra en una Cpsula de Petri y llvela
al horno por 30 min.
1. Lave y pele 2 papas. Rllela por el lado grueso del rallo.
Al colocarse en el horno tomo una coloracin un poco oscura y una
textura crocante. La papa se gelatinizo ya que se cort en trozos
muy pequeos y se dej por mucho tiempo liberando todo el almidn.
Figura 12: muestra de papa gelatinizada
Figura 13: muestra de papa con sulfito de sodio al 1% despus del
horno
Figura 14: muestra de papa despus del escaldado
Figura 15: muestra de papas escaldndose en agua hirviendo
Experimento n4: caramelizacion1. Tome tres (3) recipientes de
aproximadamente 1,5 L de capacidad y realice las siguientes
preparaciones:
7. Se pone el fuego ms suave y se deja de remover con la
varilla. Se toman datos de temperatura cada minuto y a temperaturas
dadas se introduce la varilla en el almbar para tomar una muestra y
estimar la viscosidad.5. Colocar en el fuego los tres (3)
recipientes a fuego medio, al mismo tiempo. Revolver con una
varilla.4. Recipiente 3: coloque: 50 g de sacarosa ms 10 gr. de sal
(NaCl) y 120ml. de agua.2. Recipiente 1 coloque: 50gr. de sacarosa
y 100ml. de agua.3. Recipiente 2: coloque: 50gr. de glucosa y
100ml. de agua
Sacarosa: en la ltima se observ caramelizacion, la solucin se
vuelve ms viscosa y cambia a un color amarillento. Sacarosa + sal:
no va a caramelizar.
Sacarosa: si carameliza
TiempoTemperatura
1 minuto48C
2 minutos58C
3 minutos69C
4 minutos85C
5 minutos92C
6 minutos99C
7 minutos100C
12 minutos101C
17 minutos102C
27 minutos108C
108C: se dej por ms tiempo, se observ pardeamiento cada vez ms
oscuro.
Glucosa: no carameliza, no hay cambio de coloracin
TiempoTemperatura
1 minuto35C
2 minutos52C
3 minutos62C
4 minutos65C
5 minutos72C
6 minutos90C
7 minutos98C
8 minutos100C
13 minutos102C
18 minutos102C
28 minutos106C
Figura 16, 17: muestras de sacarosa en el proceso de
caramelizacion
En qu consiste el pardeamiento Enzimtico.El rpido oscurecimiento
de muchas frutas y verduras como manzanas, pltanos, aguacates,
papas es un problema al que se enfrentan con frecuencia los
profesionales en alimentos. A diferencia del pardeamiento no
enzimtico mencionados anteriormente este tipo de coloracin es muy
rpida, requiere el contacto del tejido con el oxgeno, es catalizado
por enzimas que estas presentes en el tejido del alimento y ocurre
solamente en tejidos vegetales. Con frecuencia se considera al
pardeamiento no enzimtico como un proceso de deterioro perjudicial
que debe de prevenirse. Por otra parte, el pardeamiento enzimtico
es esencial en el desarrollo del color y sabor adecuado en el t y
el cacao.
El pardeamiento enzimtico no ocurre en los alimentos de origen
animal, en los vegetales origina problemas cuando se altera el
tejido o se daan por golpes durante los procesos: pelado, corte,
triturado, para la preparacin de jugos, congelacin y
deshidratacin.
El pardeamiento enzimtico se observa en los vegetales ricos en
compuestos fenlicos y tambin durante la formacin de melaninas en
los insectos (oscurecimiento de la cutcula) as en los mamferos
(melanomas responsables de la pigmentacin de la piel).
Se denomina pardeamiento enzimtico la transformacin enzimtica en
sus primeras etapas, de compuestos fenlicos en polmeros coloreados,
frecuentemente pardos o negros. Las fases de su transformacin son
las siguientes:
En qu consiste la reaccin de Maillard y la caramelizacion.
Indique las reacciones qumicas que se llevan a cabo.Reaccin de
MaillardEl qumico francs Maillard fue el primero en estudiar la
condensacin de azucares con aminocidos, informo en 1912 que cuando
se calienta una mezcla de azucares se forman sustancias parduscas
denominadas melanoidinas. Desde entonces, la reaccin de Maillard ha
sido considerada como la causa principal del pardeamiento no
enzimtico en los alimentos y se menciona una gran cantidad de
evidencias experimentales como prueba de esto.Implica la interaccin
entre azucares y aminocidos o combinados en forma de ppticos y
protenas.Para que la reaccin de Maillard se lleve a cabo se
requiere de:* Azcar reductor (cetosas o aldosa)* Un grupo amino
libre (generalmente es lisina) proveniente de un aminocido o
protena.El camino del pardeamiento no enzimtico como consecuencia
de la reaccin de Maillard puede dividirse en las siguientes
etapas.
Caramelizacion de azcares
Esta reaccin de oscurecimiento tambin llamada pirolisis, ocurre
cuando los azucares se calientan por encima de su punto de fusin;
se efecta tanto a pH cidos como alcalinos y se acelera con la
adicin de de cidos carboxlicos de algunas sales. Se presenta en los
alimentos que son tratados de manera drstica, tales como la leche
condensada y azucarada, los derivados de la panificacin, las
frituras y los dulces a base de leche como el arequipe y
natillas.Los mecanismos que suceden son muy complejos y no se
conocen en su totalidad. Es una deshidratacin intermolecular entre
azcares para generar futura y sus derivados insaturados que se
polimerizan consigo mismos o con otras sustancias semejantes para
formar las macromolculas e pigmentos llamadas melanoidinas. Durante
esta transformacin tambin se sintetizan compuestos de bajo peso
molecular muy olorosas como furanos, lactosas, furanonas, pironas,
aldehdos, cetonas, cidos steres y pirazinas. Inhibidores del
pardeamiento, para que se utilizan. Nombre alguno de ellos.
Inactivacin de la enzima mediante inhibidores qumicos:
Anhdrido sulfuroso: Es uno de los ms efectivos y econmicos
inhibidores qumicos hoy usados en la industria alimentaria, aunque
su olor y sabor desagradables pueden comunicarse al alimento cuando
se emplea en grandes cantidades. Su uso no es aconsejable en
alimentos ricos en tiamina y vitamina C, pues las destruye. En el
caso de la tiamina, l es capaz de romper el anillo tiazlico de la
vitamina, separando el anillo de pirimidina, con lo que pierde su
carcter vitamnico.La polifenoloxidasa es muy sensible al, pero la
reaccin debe realizarse antes que se formen las quinonas por
oxidacin del substrato, pues stas oxidan al, por lo que pierde
entonces su propiedad de inhibir la enzima.
cidos: Bajo un pH 2,5 cesa la actividad enzimtica, que es ptima
entre 5 y 7. Aunque luego se vuelva al pH original de la fruta, la
enzima no se recupera, impidindose as el pardeamiento. Entre los
cidos ms usados est el mlico, que se agrega al prensar la fruta:
caso de la manzana, de la cual es uno de sus componentes naturales
(30); tambin se usa, pero en menor proporcin, el cido ctrico.
cido ascrbico: Este cido es el ms recomendado para evitar o
minimizar el pardeamiento enzimtico, por su carcter vitamnico
inofensivo. El cido ascrbico por s mismo no es un inhibidor de la
enzima: acta sobre el substrato, de modo que puede adicionarse
despus de haberse formado las quinonas; Tiene la propiedad de
oxidarse a cido dehi-hidroascrbico, reduciendo la quinona a fenol
(35).Esto lo hace el cido ascrbico hasta que se haya transformado
totalmente en dehidroascrbico que ya no puede reducir las quinonas,
de manera que stas continan, entonces, su oxidacin hasta la
formacin de melanoides. El cido dehidroascrbico an puede ser
perjudicial al formar, en la esterilizacin posterior, melanoides
con los aminocidos presentes; por eso la adicin de cido ascrbico no
es eficaz en cerezas, ciruelas y frutillas. Sin embargo, si se
agrega a otras frutas exceso de cido ascrbico para inactivas
totalmente la enzima, se logra prevenir el pardeamiento en forma
efectiva y permanente.Productos especialmente propensos a
empardecer por oxidacin qumica, cmo manzanas, peras, duraznos,
damascos, ciruelas y pltanos entre las frutas, y papas, esprragos,
zanahorias entre las hortalizas, deben mantenerse, inmediatamente
despus de cortadas o peladas, en agua adicionada de 0,1-0,2 % de
cido ascrbico y de 0,2% de cido ctrico.Adems, para evitar
alteraciones de color por oxidacin qumica en las conservas
enlatadas, es conveniente agregar por cada litro de lquido de
relleno 0,5-1 g de cido ascrbico (y 0,25-0,50 g de cido ctrico,
segn lo admita el producto en cuanto al sabor). Para mantener el
color de conservas de championes y otros hongos es conveniente una
adicin de 0,15-0,20 g por litro y para el choucroute se agrega a la
salmuera 1-2 g/kg de cido ascrbico, poco antes del envase.
Otros inhibidores qumicos: Entre las sales propuestas para
controlar el pardeamiento la ms usada es NaCl, cuya accin impide la
actividad de la polifenol-oxidasa frente al cido clorognico. Una
sumersin en solucin acuosa diluida de NaCl (0,3%) se usa mucho
cuando se quiere evitar por corto tiempo el obscurecimiento de
frutas peladas, como rodajas de manzanas, antes de ser sometidas al
procesamiento; Su contenido en cido ascrbico s mantiene, entonces,
constante durante varias horas.
CUESTIONARIO
1. Por qu es conveniente utilizar elevadas temperaturas y
durante periodos de tiempo cortos (plancha, fritura o asado), para
los cortes con poco tejido conjuntivo?Al asar carnes, pescados u
otros alimentos no es preciso agregarles aceite; y si se desea
utilizar un medio graso utilizar roco vegetal o de lo contrario
solo usar algunas gotas de aceite vegetal con hierbas aromticas y
limn distribuidas sobre el alimento con un pincel, se pueden aadir
posteriormente y as se evitan los inconvenientes de las grasas
quemadas. Con esta tcnica, se forma una costra superficial (las
protenas coagulan) y evita la salida de su propio jugo, sustancias
nutritivas que poseen las carnes. La carne deber hacerse a fuego
fuerte para que la superficie quede bien dorada; despus, el calor
se reduce hasta que la carne quede al punto de coccin que usted
prefiera Si no estamos seguros de que la carne va a resultar muy
tierna, se le puede propinar unos golpes con un rodillo de cocina a
fin de aplastar las fibras, o someterla a maceracin con hierbas
aromticas durante algunas horas.2. Por qu se recomienda cocinar
durante largos periodos de tiempo a temperatura moderada (guisos o
estofados), las piezas con mucho tejido conjuntivo? Cmo hacer para
que aparezcan los favores relacionados con las reacciones de
Maillard?En estofados o guisados, primero debe estar la carne
previamente dorada, luego se mezclan los vegetales junto con la
carne para favorecer la formacin de una corteza externa que evite
la prdida de jugosidad. Si no se aade aceite, estos platos son una
opcin sabrosa, saludable y completa.