REACCIONES DE PARDEAMIENTO PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO Y NO ENZIMÁTICO Luna Ortiz Lizbeth Carolina Universidad de pamplona, Norte de Santander, Colombia, Colombia,
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Resumen sta pr sta pr!c !cti tica ca se re real aliz iz"" co conn el ob ob#e #eti tivo vo de id iden enti ti$i $ica carr % de desc scri ribi birr la re reac acci ci"n "n de pardeamiento enzim!tico en los alimentos. &denti$icar % describir la reacci"n de pardeamiento no enzim!tico en los alimentos. 'i$erenciar los tipos de pardeamiento en estu es tudi dio. o. s sta tabl blece ecerr la im impo port rtanc ancia ia de dell pa pard rdeam eamie ient ntoo enz enzim im!t !tic icoo en pr prepa epara raci ci"n "n de alimentos. stablecer la importancia del pardeamiento no enzim!tico en preparaci"n de alimentos
Introducción 'urante la $ab 'urante $abric ricaci aci"n, "n, tra tratam tamient iento, o, alm almacen acenami amiento ento,, etc etc.,., muc muchos hos de los ali alimen mentos tos desarr des arroll ollan an una col colorac oraci"n i"n (ue en cie cierto rtoss cas casos os me# me#ora ora sus pro propie piedade dadess sen sensor sorial iales, es, mientras (ue en otros las deteriora) la comple#idad (u*mica de los alimentos hace (ue se propicien diversas trans$ormaciones (ue son las (ue provocan estos cambios. +iste un rupo de mecanismos mu% importantes llamados de oscurecimiento, enca$ecimiento o pardeamiento, (ue sintetizan compuestos de colores (ue van desde un liero amarillo hasta el ca$ ca$-- os oscur curo) o) es esto toss ha hann si sido do cl clas asi$ i$ic icad ados os en $o $orm rmaa e ener neral al co como mo re reacc accio ione ness de pardeamiento enzim!tico % no enzim!tico. n las reacciones de tipo enzim!tico se encuentran a(uellas (ue son catalizadas por enzimas presentes en alunos alimentos) en las del tipo no enzim!tico se inclu%en la caramelizacion % la reacci"n de aillard. +isten diversos divers os $actores $actores como la temperatura, temperatura, p/, etc. 0ue a$ectan el comportamie comportamiento nto de estas reacciones as* como tambi-n e+isten mecanismos (ue se emplean para controlar dichas reac re acci cione oness en a( a(uel uello loss al alim imen ento toss do dond ndee no se sean an de dese sead ados os.. La 1ct ctiv ivid idad ad pr pr!ct !ctic icaa a desarrollar tiene como $inalidad hacer un estudio sencillo (ue permita al estudiante conocer % describir estas reacciones % concluir sobre su importancia en los procesos alimentarios. 2UN'1N3O Cuando se calienta una mezcla de az5car com5n 6sacarosa7 % aua, la mezcla ana viscosidad en $unci"n de la temperatura debido a la p-rdida de aua. 1l $inal solamente (ueda sacarosa $undida. 1l superar los 8:;C la sacarosa comienza un comple#o proceso de deradaci"n derada ci"n t-rmica (ue se denomina caram caramelizac elizacion. ion. 1l en$riar el az5car caramelizado caramelizado a temperatura ambiente vitri$ica, es decir toma la estructura de un s"lido amor$o. Suele utilizarse para obtener caramelos duros % para $ormar el revestimiento caramelizado de $lanes % otros postres. Si se desea obtener caramelo l*(uido, es necesario alcanzar la
temperatura de caramelizacion, superior a los 8:;C, a
Reacción de Maillard en carne: =ara (ue las reacciones de aillard entre prote*nas % carbohidratos se desencadenen, se necesita (ue la carne supere los 84:>C. l principio (u*mico es el siuiente Cuando las mol-culas (ue contienen un rupo amino como los amino!cidos de las prote*nas, se calientan en presencia de az5cares, se produce la eliminaci"n de una mol-cula de aua entre los dos componentes (ue se unen $ormando una base de Schi$$. stos compuestos evolucionan a otros compuestos llamados de ? 1madori ?, (ue reaccionar!n con otras mol-culas para $ormar estructuras c*clicas arom!ticas (ue son las responsables de las propiedades oranol-pticas de la carne. No obstante ha% (ue destacar la enorme comple#idad de este tipo de reacciones %a (ue ha% muchos az5cares % amino!cidos (ue pueden reaccionar entre s*, e incluso la temperatura puede provocar cambios en los productos $inales. ntre los compuestos denti$icados se encuentran las pirazinas (ue son las mol-culas (ue imparten las notas $rescas a $rutas % hortalizas, las $uranonas (ue tienen olores a$rutados, etc.
Parte e!erimental E!erimento n" #: !ardeamiento en$im%tico &ormación del !ardeamiento en$im%tico Pre!aración de Zumo de man$ana 1. Pelar 1 manzanas y retirarles el corazón. Colocar los trozos de manzana en un homogeneizador, con 30 ml de agua destilada.
#. $%traer el zumo de la manzana con una trampa gasa. &ealizarlo lo m's
3. Colocar 10 ml de zumo de manzana en un "aso de precipitado y otros 10 ml en un plato de hondo
4. Dejar reposar a temperatura ambiente por 1min. !notar los cambios
&i'ura #( )( *: muestras de $umo man$ana en un +aso de !reci!itado , una ca-a de Petri
E!li.ue en cu%l de las dos muestras se encontrara un ma,or 'rado de !ardeamiento/ La muestra (ue obtuvo ma%or pardeamiento $ue la del vaso de precipitado %a (ue tomo una coloraci"n m!s oscura (ue la del plato hondo.
E!erimento n") e0ectos de tem!eratura/ 1. Colocar 10 ml de zumo de manzana en cada uno de los tubos de ensayos identi(cados con las letras !, ), C y D.
#. *ubo !+ Colocarlo en bao de a ua ra, or 1 min.
3. *ubo )+ Colocarlo en bao de -ara a 40 /C, por 1 min.
4.mostro *ubo C+ bao de -ara a 100 /C, por 1 min. Tu1o A: unaColocarlo coloraci"nenm!s oscura. Comparar eluna grado de pardeamiento coloraci"n m!s clara en los cuatro tubos. !notar las Tu1o 2: mostro
Tu1o C: mostro una coloraci"n mucho m!s clara, translucida.
NOTA: a medida (ue aumenta la temperatura va tomando una coloraci"n m!s clara.
Tu1o #: $umo de man$ana 3 a'ua 0r4a
Tu1o ): $umo de man$ana lue'o del 1a5o de mar4a a 678C
Tu1o *: $umo de man$ana lue'o del 1a5o de mar4a a #778C E!erimento n" *: e0ectos de !9/ 1. *ome tubos de ensayo y rotule con las letras !, ), C, D, $ y
#. $%traiga el zumo de 1 limones y el zumo de una naranja. &eser"e en un "aso cada uno por separado.
3. Colo2ue en cada tubo las siguientes diluciones+ !. umo de limón. ). ugo de naranja. C. !gua destilada. 5olución de 6a78 0,1 -. $. 9inagre. :. 5olución de 6aCl al 1;
4. Determinar el p8 de las soluciones utilizadas y de la
. Colo2ue un trozo de manzana pre"iamente pelados en cada uno de los tubos
. $sperar alrededor de 1 hora para anotar obser"aciones. Comparar el pardeamiento 2ue haya tenido lugar.
E!li.ue la a!arición de una coloración oscura en el $umo de man$ana al transcurrir cierto tiem!o
ste proceso de pardeamiento se llama o+idaci"n, pues es el resultado de la acci"n del o+*eno contenido en el aire en combinaci"n con los compuestos (u*micos de la $ruta, en concreto sobre los $enoles. n la reacci"n interviene como catalizador una enzima la poli $enol o+idasa 6==O7, racias a la cual los $enoles se combinan con el o+*eno para trans$ormarse en (uinonas, (ue se polimerizan o reaccionan con rupos amino de di$erentes compuestos $ormando compuestos coloridos (ue reciben el nombre de melaninas % (ue tienen propiedades antimicrobianas, % (ue podr*an ser un mecanismo de de$ensa de los veetales contra in$ecciones.
E!li.ue !or.ue se a0irma .ue el !ardeamiento del $umo de man$ana es una reacción en$im%tica/ l pardeamiento enzim!tico es una reacci"n de o+idaci"n en la (ue interviene como sustrato el o+*eno molecular, catalizada por un tipo de enzimas (ue se pueden encontrar en pr!cticamente todos los seres vivos, desde las bacterias al hombre. l pardeamiento enzim!tico o melanosis es una alteraci"n super$icial del color causada por la $ormaci"n, v*a enzim!tica, de un precursor de compuestos (ue reaccionan con constitu%entes celulares, como prote*nas o amino!cidos, para $ormar pimentos insolubles del tipo de la melanina. Considere las !ro!iedades de las en$imas !ara e!licar los 0enómenos o1ser+ados/ Las enzimas son catalizadores de naturaleza prote*nica (ue reulan la velocidad a la cual se realizan los procesos $isiol"icos, producidos por los oranismos vivos. n consecuencia, las de$iciencias en la $unci"n enzim!tica causan patolo*as. Las enzimas, en los sistemas biol"icos constitu%en las bases de las comple#as % variadas reacciones (ue caracterizan los $en"menos vitales. La $i#aci"n de la ener*a solar % la s*ntesis de sustancias alimenticias llevadas a cabo por los veetales dependen de las enzimas presentes en las plantas. Los animales, a su vez, est!n dotados de las enzimas (ue les permiten aprovechar los alimentos con $ines ener-ticos o estructurales) las $unciones del metabolismo interno % de la vida de relaci"n, como la locomoci"n, la e+citabilidad, la irritabilidad, la divisi"n celular, la reproducci"n, etc. st!n reidas por la actividad de innumerables enzimas responsables de (ue las reacciones se lleven a cabo en condiciones $avorables para el individuo, sin liberaciones bruscas de ener*a a temperaturas $i#as en un medio de p/, concentraci"n salina, etc.) pr!cticamente constante. 1 di$erencia de un catalizador inor!nico (ue interviene en numerosas reacciones las enzimas producidas por los oranismos vivos habitualmente solo catalizan un tipo de reacci"n o solo una reacci"n determinada) la especi$icidad de las enzimas es tan marcadas (ue en eneral act5an e+clusivamente sobre sustancias (ue tienen una con$iuraci"n precisa) por e#emplo, si solo atacan a los amino!cidos (ue tienen su carbono a , asim-trico,
con estructura LA, no muestran la menor actividad sobre $ormas id-nticas de dichos amino!cidos, pero (ue sean del tipo 'A. n los sistemas biol"icos se llevan a cabo diversas reacciones a partir de la misma sustancia) por e#emplo alunos microoranismos convierten la lucosa en alcohol % bi"+ido de carbono, al paso (ue otros -rmenes la convierten en !cido l!ctico o !cido pir5vico o acetaldeh*do. sto (uiere decir (ue la lucosa puede descomponerse en distintos productos % aun(ue todas las posibilidades son te"ricas % pr!cticamente posibles la presencia de ciertas enzimas $avorece uno de los caminos (ue llevan a la acumulaci"n de determinados compuestos. Las enzimas, por lo tanto, se consideran como catalizadores altamente espec*$icos (ue A A A
odi$ican la velocidad de los cambios promovidos por ellas. 'eterminan (ue sustancias particulares, de pre$erencia a otras distintas son las (ue van a su$rir los cambios. &mpulsan dentro de los distintos cambios posibles (ue pueda seuir una sustancia, cu!l de ellos en especial, ser! el utilizado.
muestra
!9
Color inicial
Des!u;s de un
P9 man$ana =imón Naran-a A'ua destilada NaO9 7(# M >ina're NaCl #?
4,BB B, ,8 4,E 8B,4F B,G F,:E
Derde claro 1marillo 3ransparente 3ransparente 3ransparente 3ransparente
&ual &ual &ual =resento &ual &ual
&i'ura 6 , @: tu1os de ensa,o con las di0erentes sustancias 3 tro$os de man$ana E!erimento n8 ): !ardeamiento no en$im%tico/ Pardeamiento de las !a!as 0ritas/ Reacción de maillard/
1. Colo(ue en una olla B:: mL. 'e aua % ll-vela a $ueo medio.
B. Lave, pele % corte 8 papa en #ulianas 6tiras deladas7 % esc!ldelas 6sumeri-ndolas en aua hirviendo durante 8 min.7
. 'ividir las papas en tres rupos % colocarlas en remo#o por 8 hora en las siuientes soluciones a .1ua destilada b. Ilucosa al 8 H pJv. c. Sacarosa al 8 H pJv.
4. 2re*r los tres rupos de papas. Comparar % analizar los
A
Se pudo observar (ue la (ue tuvo ma%or pardeamiento $ue la papa (ue estaba sumerida en lucosa al 8H %a (ue al $re*rse tuvo una coloraci"n m!s oscura, %a (ue se va caramelizando la lucosa.
&i'ura (B: muestras de !a!as en -uliana , !a!as escaldadas en a'ua
&i'ura : muestras de !a!a en di0erentes soluciones
&i'ura : muestra de !a!a sumer'ida en a'ua destilada
&i'ura #7: muestra de !a!a sumer'ida en 'lucosa al #?
&i'ura ##: muestra de !a!a sumer'ida en sacarosa al #?
E!erimento n"*: a'entes ina"e y pele # papas. &'llela por el lado grueso del
#. Di"ida las papas en dos grupos+ Grupo A: $scalde en agua a <0 /C por 1 min., escurrir
y someter a deshidratación. Colo2ue la muestra en una C'psula de Petri y ll="ela al horno por 30min. Grupo B: 5umerja en una solución de 5ul(to de sodio
al 1; por 10 min. $scurra y someta a deshidratación. Colo2ue la muestra en una C'psula de Petri y ll="ela al horno por 30 min.
3. Com are
analice los resultados obtenidos.
1l colocarse en el horno tomo una coloraci"n un poco oscura % una te+tura crocante. La papa se elatinizo %a (ue se cort" en trozos mu% pe(ue
&i'ura #): muestra de !a!a 'elatini$ada
&i'ura #*: muestra de !a!a con sul0ito de sodio al #? des!u;s del
&i'ura #6: muestra de !a!a des!u;s del escaldado
&i'ura #@: muestra de !a!as escald%ndose en a'ua
E!erimento n"6: carameli$acion 1. *ome tres ?3@ recipientes de apro%imadamente 1, > de capacidad y realice las siguientes preparaciones+
#. &ecipiente 1 colo2ue+ 0gr. de sacarosa y 100ml. de agua.
3. &ecipiente #+ colo2ue+ 0gr. de glucosa y 100ml. de agua
4. &ecipiente 3+ colo2ue+ 0 g de sacarosa m's 10 gr. de sal ?6aCl@ y
. Colocar en el uego los tres ?3@ recipientes a uego medio, al mismo tiempo. &e"ol"er con una "arilla.
A. 5e pone el uego m's sua"e y se deja de remo"er con la "arilla. 5e toman datos de temperatura cada minuto y a temperaturas dadas se introduce la "arilla en el almbar para tomar una muestra y estimar la
A
Sacarosa: en la 5ltima se observ" caramelizacion, la soluci"n se vuelve m!s viscosa % cambia a un color amarillento. Sacarosa 3 sal: no va a caramelizar.
Sacarosa: si carameli$a Tiem!o # minuto ) minutos * minutos 6 minutos @ minutos minutos B minutos #) minutos #B minutos )B minutos
Tem!eratura 4G;C G;C F9;C G;C 9B;C 99;C 8::;C 8:8;C 8:B;C 8:G;C
#78C: se de#" por m!s tiempo, se observ" pardeamiento cada vez m!s oscuro. Flucosa: no carameli$a( no
&i'ura #( #B: muestras de sacarosa en el !roceso de carameli$acion En .u; consiste el !ardeamiento En$im%tico/ l r!pido oscurecimiento de muchas $rutas % verduras como manzanas, pl!tanos, auacates, papas es un problema al (ue se en$rentan con $recuencia los pro$esionales en alimentos. 1 di$erencia del pardeamiento no enzim!tico mencionados anteriormente este tipo de coloraci"n es mu% r!pida, re(uiere el contacto del te#ido con el o+*eno, es catalizado por enzimas (ue estas presentes en el te#ido del alimento % ocurre solamente en te#idos veetales. Con $recuencia se considera al pardeamiento no enzim!tico como un proceso de deterioro per#udicial (ue debe de prevenirse. =or otra parte, el pardeamiento enzim!tico es esencial en el desarrollo del color % sabor adecuado en el t- % el cacao. l pardeamiento enzim!tico no ocurre en los alimentos de orien animal, en los veetales oriina problemas cuando se altera el te#ido o se da
En .u; consiste la reacción de Maillard , la carameli$acion/ Indi.ue las reacciones .u4micas .ue se lle+an a ca1o/ Reacción de Maillard l (u*mico $ranc-s aillard $ue el primero en estudiar la condensaci"n de azucares con amino!cidos, in$ormo en 898B (ue cuando se calienta una mezcla de azucares se $orman sustancias parduscas denominadas melanoidinas. 'esde entonces, la reacci"n de aillard ha sido considerada como la causa principal del pardeamiento no enzim!tico en los alimentos % se menciona una ran cantidad de evidencias e+perimentales como prueba de esto. &mplica la interacci"n entre azucares % amino!cidos o combinados en $orma de p-pticos % prote*nas. =ara (ue la reacci"n de aillard se lleve a cabo se re(uiere de K 1z5car reductor 6cetosas o aldosa7 K Un rupo amino libre 6eneralmente es lisina7 proveniente de un amino!cido o prote*na. l camino del pardeamiento no enzim!tico como consecuencia de la reacci"n de aillard puede dividirse en las siuientes etapas. Carameli$acion de a$Gcares sta reacci"n de oscurecimiento tambi-n llamada pirolisis, ocurre cuando los azucares se calientan por encima de su punto de $usi"n) se e$ect5a tanto a p/ !cidos como alcalinos % se acelera con la adici"n de de !cidos carbo+*licos de alunas sales. Se presenta en los alimentos (ue son tratados de manera dr!stica, tales como la leche condensada % azucarada, los derivados de la pani$icaci"n, las $rituras % los dulces a base de leche como el are(uipe % natillas. Los mecanismos (ue suceden son mu% comple#os % no se conocen en su totalidad. s una deshidrataci"n intermolecular entre az5cares para enerar $utura % sus derivados insaturados (ue se polimerizan consio mismos o con otras sustancias seme#antes para $ormar las macromol-culas e pimentos llamadas melanoidinas. 'urante esta trans$ormaci"n tambi-n se sintetizan compuestos de ba#o peso molecular mu% olorosas como $uranos, lactosas, $uranonas, pironas, aldeh*dos, cetonas, !cidos -steres % pirazinas. In
&nactivaci"n de la enzima mediante inhibidores (u*micos
An<4drido sul0uroso s uno de los m!s e$ectivos % econ"micos inhibidores (u*micos ho% usados en la industria alimentaria, aun(ue su olor % sabor desaradables pueden comunicarse al alimento cuando se emplea en randes cantidades. Su uso no es aconse#able en alimentos ricos en tiamina % vitamina C, pues las destru%e. n el caso de la tiamina, -l es capaz de romper el anillo tiaz"lico de la vitamina, separando el anillo de pirimidina, con lo (ue pierde su car!cter vitam*nico. La poli$enolo+idasa es mu% sensible al, pero la reacci"n debe realizarse antes (ue se $ormen las (uinonas por o+idaci"n del substrato, pues -stas o+idan al, por lo (ue pierde entonces su propiedad de inhibir la enzima. Ácidos: Ma#o un p/ B, cesa la actividad enzim!tica, (ue es "ptima entre % E. 1un(ue lueo se vuelva al p/ oriinal de la $ruta, la enzima no se recupera, impidi-ndose as* el pardeamiento. ntre los !cidos m!s usados est! el m!lico, (ue se area al prensar la $ruta caso de la manzana, de la cual es uno de sus componentes naturales 6:7) tambi-n se usa, pero en menor proporci"n, el !cido c*trico. Ácido ascór1ico: ste !cido es el m!s recomendado para evitar o minimizar el pardeamiento enzim!tico, por su car!cter vitam*nico ino$ensivo. l !cido asc"rbico por s* mismo no es un inhibidor de la enzima act5a sobre el substrato, de modo (ue puede adicionarse despu-s de haberse $ormado las (uinonas) 3iene la propiedad de o+idarse a !cido dehiAhidroasc"rbico, reduciendo la (uinona a $enol 67. sto lo hace el !cido asc"rbico hasta (ue se ha%a trans$ormado totalmente en dehidroasc"rbico (ue %a no puede reducir las (uinonas, de manera (ue -stas contin5an, entonces, su o+idaci"n hasta la $ormaci"n de melanoides. l !cido dehidroasc"rbico a5n puede ser per#udicial al $ormar, en la esterilizaci"n posterior, melanoides con los amino!cidos presentes) por eso la adici"n de !cido asc"rbico no es e$icaz en cerezas, ciruelas % $rutillas. Sin embaro, si se area a otras $rutas e+ceso de !cido asc"rbico para inactivas totalmente la enzima, se lora prevenir el pardeamiento en $orma e$ectiva % permanente. =roductos especialmente propensos a empardecer por o+idaci"n (u*mica, c"mo manzanas, peras, duraznos, damascos, ciruelas % pl!tanos entre las $rutas, % papas, esp!rraos, zanahorias entre las hortalizas, deben mantenerse, inmediatamente despu-s de cortadas o peladas, en aua adicionada de :,8A:,B H de !cido asc"rbico % de :,BH de !cido c*trico. 1dem!s, para evitar alteraciones de color por o+idaci"n (u*mica en las conservas enlatadas, es conveniente arear por cada litro de l*(uido de relleno :,A8 de !cido asc"rbico 6% :,BA:,: de !cido c*trico, se5n lo admita el producto en cuanto al sabor7. =ara mantener el color de conservas de champi
Otros in
