20/03/2013

1

Deterioro de proteínas y Deterioro de proteínas y glúcidos de alimentosglúcidos de alimentos

Ing. Ing. QuimQuim. César Dalla Costa. César Dalla Costa

Bromatología y ToxicologíaBromatología y Toxicología-- FCEFyNFCEFyN

ESTRUCTURA DE LAS PROTEINASESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS

••PRIMARIAPRIMARIA

••SECUNDARIASECUNDARIA

αααααααα HeliceHelice ββββββββ ZigZig ZagZag

Secuencia de Secuencia de aaaa

Disposición espacialDisposición espacial

ESTRUCTURAESTRUCTURA••TERCIARIATERCIARIA

IInteraccionesnteracciones••Electrostáticas (IElectrostáticas (I): ): Estabilizan E 2º y 3º Estabilizan E 2º y 3º -- Interacción con iones Interacción con iones ––

Definen Definen ángulos de ángulos de torcióntorción••PtePte Hidrógeno (II): Hidrógeno (II): Estabilizan Estabilizan E 2º y 3º E 2º y 3º -- Interacción con aguaInteracción con agua••Hidrófobas (IIIHidrófobas (III): ): Uniones internasUniones internas••Covalentes (IVCovalentes (IV): ): Estabilizan la molécula (SEstabilizan la molécula (S--S)S)••Hidrófobas (VHidrófobas (V): ): HidrofílicosHidrofílicos orientados al exteriororientados al exterior

Organización Organización tridimensionaltridimensional

20/03/2013

2

ESTRUCTURAESTRUCTURA••CUATERNARIACUATERNARIA

ConclusionesConclusiones••E1: E1: Determina la conformación final de la proteínaDetermina la conformación final de la proteína••E2, E3, E4: E2, E3, E4: Resultas de la presencia de ciertos Resultas de la presencia de ciertos aaaa, existe una , existe una

estrecha relación estrecha relación entre función y conformaciónentre función y conformación

Asociación unidades Asociación unidades ProteicasProteicas

DESNATURALIZACIÓNDESNATURALIZACIÓNModificación de Estructura 2º, 3º y 4º sin ruptura de la 1ºModificación de Estructura 2º, 3º y 4º sin ruptura de la 1º

EfectosEfectos

•• Solubilidad Solubilidad –– Desbloqueo de hidrófobosDesbloqueo de hidrófobos

•• Capacidad de fijación de aguaCapacidad de fijación de agua

•• Perdida de actividad biológicaPerdida de actividad biológica

•• ViscocidadViscocidad

•• Incapacidad de cristalizar Incapacidad de cristalizar –– agregaciónagregación

•• suceptibilidadsuceptibilidad de ataque por proteasasde ataque por proteasas

DESNATURALIZACIÓNDESNATURALIZACIÓNModificación de E 2º, 3º y 4º sin ruptura de la 1ºModificación de E 2º, 3º y 4º sin ruptura de la 1º

Agentes FísicosAgentes Físicos

•• CalorCalor

•• FríoFrío

•• Tratamiento MecánicoTratamiento Mecánico

•• IrradiaciónIrradiación

•• PresiónPresión

Agentes QuímicosAgentes Químicos

•• Ácidos Ácidos –– BasesBases

••MetalesMetales

••Disolventes OrgánicosDisolventes Orgánicos

••SolucSoluc. Comp. Orgánicos. Comp. Orgánicos

Detergentes: CargasDetergentes: Cargas-- RepRep

Reductores: SReductores: S--SS

20/03/2013

3

PROPIEDADESPROPIEDADES FUNCIONALESFUNCIONALES

Afectan a los alimentosAfectan a los alimentos

�� Por su utilidad como ingredientePor su utilidad como ingrediente

�� Carácter sensorialCarácter sensorial

�� Obtención de una texturaObtención de una textura

PROPIEDADESPROPIEDADES DE HIDRATACIÓNDE HIDRATACIÓN

•• Concentración de proteínas Concentración de proteínas ( > [ ], > ( > [ ], > AbsorAbsor. Total). Total)

•• pHpH : : (ionización, carga neta) (ionización, carga neta)

FzasFzas atracción / repulsiónatracción / repulsión

•• Tº: Tº: desnaturalización y agregados proteicos ( desnaturalización y agregados proteicos ( ptepte H H -- absorción)absorción)

•• Iones: Iones: ( [sal] apertura de red / fijado de iones ( [sal] apertura de red / fijado de iones -- absorción)absorción)( [sal] deshidratación, sinéresis ( [sal] deshidratación, sinéresis -- f porosidad)f porosidad)

Factores ambientales que condicionan la hidrataciónFactores ambientales que condicionan la hidratación

PROPIEDADES DE SOLUBILIDADPROPIEDADES DE SOLUBILIDADObjetivo: lograr la mayor superficie Objetivo: lograr la mayor superficie interfacialinterfacial

20/03/2013

4

PROPIEDADES DE SOLUBILIDADPROPIEDADES DE SOLUBILIDAD

Factores que la condicionanFactores que la condicionan

••pH:pH: (ionización, carga neta, PI) (ionización, carga neta, PI)

••Disolventes: (etanol) Disolventes: (etanol) ( ( ctecte dieléctrica, dieléctrica, pppp, agregado), agregado)

••Tº:Tº: ( T< 50º, Solubilidad( T< 50º, Solubilidad

( T> 50º, ( T> 50º, DesnatDesnat, agregación), agregación)

••Iones: Iones: ( [> 1M] Compite ion ( [> 1M] Compite ion –– agua / agua / protprot--agua= agua= protprot--protprot))

FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNASFUNCIÓN DE LAS PROTEÍNASDE LOS ALIMENTOSDE LOS ALIMENTOS

Participan en el deterioro de los alimentosParticipan en el deterioro de los alimentos

�� DesnaturalizaciónDesnaturalización

�� �� capacidad de retención de aguacapacidad de retención de agua

�� Pérdida de digestibilidadPérdida de digestibilidad

�� Destrucción de AADestrucción de AA

�� Participan del Participan del pardeamientopardeamiento no enzimáticono enzimático

�� Favorecen putrefacción de alimentosFavorecen putrefacción de alimentos

TIPOS DE HIDRATOS DE TIPOS DE HIDRATOS DE CARBONO DE LOS ALIMENTOSCARBONO DE LOS ALIMENTOS

�� Monosacáridos: glucosa, fructosaMonosacáridos: glucosa, fructosa

�� Disacáridos: sacarosa, maltosa, lactosaDisacáridos: sacarosa, maltosa, lactosa

�� OligosacáridosOligosacáridos: dextrinas, : dextrinas, amilopectinasamilopectinas, , amilosaamilosa

�� Polisacáridos: almidón, celulosa, Polisacáridos: almidón, celulosa, hemicelulosahemicelulosa, pectinas, , pectinas,

pentosanospentosanos, , galactomananosgalactomananos, CMC, , CMC, polidextrosapolidextrosa, ,

glucógeno, etc.glucógeno, etc.

�� Polialcoholes: glicerol, sorbitol, Polialcoholes: glicerol, sorbitol, maltitolmaltitol

20/03/2013

5

FUNCIONES DE LOS HIDRATOS DE FUNCIONES DE LOS HIDRATOS DE CARBONO DE LOS ALIMENTOSCARBONO DE LOS ALIMENTOS

�� Participan del deterioro de alimentosParticipan del deterioro de alimentos

�� Interacción con el aguaInteracción con el agua

�� Interacción con glúcidos y proteínasInteracción con glúcidos y proteínas

�� Interacción con compuestos Interacción con compuestos apolaresapolares

�� Precursores de aromasPrecursores de aromas

�� Poder edulcorantePoder edulcorante

�� Constituyen la fibra Constituyen la fibra dietariadietaria

PARTICIPAN DEL DETERIORO PARTICIPAN DEL DETERIORO DE ALIMENTOSDE ALIMENTOS

�� Hidrólisis: Hidrólisis: enzimática o químicaenzimática o química

�� CaramelizaciónCaramelizaciónpor calor o a pH extremospor calor o a pH extremos

�� FermentacionesFermentacionespor enzimas endógenospor enzimas endógenos

por agentes microbianospor agentes microbianos

�� PardeamientoPardeamiento no enzimáticono enzimático

INTERACCIÓN CON EL AGUAINTERACCIÓN CON EL AGUA

�� Depende del peso molecularDepende del peso molecular

�� Capacidad de ligar agua (afecta Capacidad de ligar agua (afecta aaww))

�� Capacidad de cristalizarCapacidad de cristalizar

�� Formación de geles (gomas, aditivos Formación de geles (gomas, aditivos

espesantes espesantes –– estabilizantes)estabilizantes)

�� Gel de almidón, retrogradaciónGel de almidón, retrogradación

20/03/2013

6

INTERACCIÓN CON GLÚCIDOS INTERACCIÓN CON GLÚCIDOS Y PROTEÍNASY PROTEÍNAS

�� Depende del peso molecularDepende del peso molecular

�� Depende de la carga del glúcidoDepende de la carga del glúcido

�� Efecto protector de proteínasEfecto protector de proteínas

�� Polisacáridos interactúan entre si y con Polisacáridos interactúan entre si y con

proteínas estabilizando estructuras proteínas estabilizando estructuras

tridimensionalestridimensionales

INTERACCIÓN CON INTERACCIÓN CON COMPUESTOS APOLARESCOMPUESTOS APOLARES

�� Depende del peso molecularDepende del peso molecular

�� Mono y disacáridos prácticamente no Mono y disacáridos prácticamente no interactúaninteractúan

�� Polisacáridos según su estructura tridimensionalPolisacáridos según su estructura tridimensional

�� Interacción con almidón (EMU)Interacción con almidón (EMU)

PODER EDULCORANTEPODER EDULCORANTE

��Depende del peso molecularDepende del peso molecular

��GlucosaGlucosa

�� FructosaFructosa

�� SacarosaSacarosa

�� Jarabes (de glucosa, de alta fructosa, Jarabes (de glucosa, de alta fructosa, azúcar invertido)azúcar invertido)

��MielMiel

20/03/2013

7

FUNCIONES DE LOS GLUCIDOS FUNCIONES DE LOS GLUCIDOS DE LOS ALIMENTOSDE LOS ALIMENTOS

AlmidónAlmidón

�� GelificaciónGelificación

�� RetrogradaciónRetrogradación

�� Formación de películasFormación de películas

�� Almidones modificadosAlmidones modificados

PARDEAMIENTOPARDEAMIENTO

SeSe entiendeentiende porpor taltal laslasdistintasdistintas reaccionesreacciones quequeproducenproducen lala apariciónaparición dedecolorescolores pardospardos oo marronesmarronesenen loslos alimentosalimentos

TIPOS DE PARDEAMIENTOTIPOS DE PARDEAMIENTO

Enzimático

Reacciones de Maillard

Caramelización

Oxidación de Ácido Ascórbico

20/03/2013

8

Reacciones de Reacciones de MaillardMaillard

PardeamientoPardeamiento no enzimáticono enzimático

Efectos del medio en las Reacciones de Efectos del medio en las Reacciones de PardeamientoPardeamiento No EnzimáticoNo Enzimático

Reacciones de Reacciones de MaillardMaillardPardeamientoPardeamiento no enzimáticono enzimático

Louis Camille Maillard (1878-1936)

20/03/2013

9

Reacciones de Reacciones de MaillardMaillardPardeamientoPardeamiento no enzimáticono enzimático

CaramelizaciónCaramelización

Deshidratación molecular de azúcares

CasoCasoDULCE DE LECHEDULCE DE LECHE

20/03/2013

10

DEFINICIÓNDEFINICIÓN� Artículo 592 Artículo 592 -- (Res 1276, 19.07.88) "Con la denominación de Dulce de leche se entiende el (Res 1276, 19.07.88) "Con la denominación de Dulce de leche se entiende el

producto obtenido por concentración mediante el calor, a presión normal, o a presión reducida producto obtenido por concentración mediante el calor, a presión normal, o a presión reducida

de leche o de leche reconstituida, aptas para la alimentación, con el agregado de azúcar blanco. de leche o de leche reconstituida, aptas para la alimentación, con el agregado de azúcar blanco.

�� En la elaboración de dulce de leche queda permitido: En la elaboración de dulce de leche queda permitido:

�� a) La neutralización parcial de la acidez de la leche por el agregado de substancias a) La neutralización parcial de la acidez de la leche por el agregado de substancias alcalinizantesalcalinizantesde uso permitido. de uso permitido.

�� b) La sustitución parcial de hasta el 40% del azúcar blanco por otros edulcorantes nutritivos b) La sustitución parcial de hasta el 40% del azúcar blanco por otros edulcorantes nutritivos contemplados en el presente Código. contemplados en el presente Código.

�� c) La hidrólisis parcial de la lactosa por la acción enzimática de la beta c) La hidrólisis parcial de la lactosa por la acción enzimática de la beta galactosidasagalactosidasa(Lactasa)(sin declaración en el rotulado). (Lactasa)(sin declaración en el rotulado).

�� d) El agregado de substancias aromatizantes naturales o sintéticas autorizadas excepto aromas d) El agregado de substancias aromatizantes naturales o sintéticas autorizadas excepto aromas a dulce de leche, leche o crema. a dulce de leche, leche o crema.

�� e) El agregado de ácido e) El agregado de ácido sórbicosórbico o su equivalente en o su equivalente en sorbatosorbato de sodio o potasio, máx. 600 mg/kg de sodio o potasio, máx. 600 mg/kg (600 ppm). (600 ppm).

�� Queda prohibido el agregado de: Queda prohibido el agregado de:

�� 1 1 --Substancias grasas distintas a las de la leche. Substancias grasas distintas a las de la leche.

�� 2 2 --Colorantes naturales o sintéticos, emulsionantes, estabilizantes, espesantes, antioxidantes, Colorantes naturales o sintéticos, emulsionantes, estabilizantes, espesantes, antioxidantes, conservantes de cualquier naturaleza que no sean los mencionados en el conservantes de cualquier naturaleza que no sean los mencionados en el IncInc e) del presente e) del presente Artículo .Artículo .

Proceso de ElaboraciónProceso de ElaboraciónMP: Leche, Azúcar,

Bicarbonato de Sodio,Glucosa, Almidón,

Lactasa.

LecheT < 2 °C

Mezclado

T= 37 °C

t =4-8 hs

T= 140 °C

t =2 hs aprox

T= 55 °C

t =20 min

Sorbato de KVainillina

Precalentado

T= 80 °C

t =35 min

MATERIAS PRIMAS EMPLEADASMATERIAS PRIMAS EMPLEADAS

••Leche, Leche,

••Azúcar, Azúcar,

••Bicarbonato de Sodio,Bicarbonato de Sodio,

••Glucosa o sacarosa Glucosa o sacarosa

••Almidón, Almidón,

••Lactasa, Lactasa,

••VainillinaVainillina

20/03/2013

11

BICARBONATO DE SODIOBICARBONATO DE SODIO

1º Dornic = 0,01 gramo de ácido láctico en 100 ml de leche

1º Dornic = 0,1 gramo de ácido láctico en 1 litro de leche

Se sabe que 0,1 gramo de ácido láctico se neutraliza con 0,09333

gramos de bicarbonato de sodio.

�� Función en el proceso de ElaboraciónFunción en el proceso de Elaboración

�� CálculosCálculos

COMPOSICIÓN APROXIMADA COMPOSICIÓN APROXIMADA DE LA LECHE DE VACADE LA LECHE DE VACA

�� PROTEÍNASPROTEÍNAS 2,8 2,8 -- 3,2 %3,2 %

�� MATERIA GRASAMATERIA GRASA 2,5 2,5 -- 5,0 %5,0 %

�� GLÚCIDOS (lactosa)GLÚCIDOS (lactosa) 4,5 4,5 -- 4,9 %4,9 %

�� CENIZASCENIZAS 0,63 0,63 -- 0,87 %0,87 %

Valores de importancia tecnológicaValores de importancia tecnológica� Solidos Totales 11,8 %� Sólidos no grasos (g/100g): 8,40 %� Relación grasa/proteína total: 1,10

CAMBIOS FISICOS Y

QUÍMICOS QUE SUFREN LOS

GLUCIDOS Y LAS

PROTEÍNAS DURANTE LA

ELABORACIÓN DEL

PRODUCTO DULCE DE

LECHE

20/03/2013

12

COMPOSICIÓN QUÍMICACOMPOSICIÓN QUÍMICA

Composición de la leche fluida y del dulce de leche Agua Proteínas Lactosa Materia Grasa SNG (*) STL (**) Leche entera 80 % 2,9 % 4,5 % 3,0 % 9 % 12 % Dulce de leche 30 % 6 % 9 % 6 % 18 % 24 % (*) Sólidos No Grasos de Leche (**) Sólidos Totales de Leche

Sólidos Lácteos 24% (min)

Azúcares adicionados 36% (aprox)

Sólidos totales 70 % (min) = °Brix?

LactosaLactosa

�� Solubilidad Solubilidad –– CristalizaciónCristalización

�� HidrólisisHidrólisis

Tabla 2) Solubilidad de Lactosa y sacarosa en función de la temperatura

0ºC

10ºC

20ºC

30ºC

50ºC

SACAROSA

79,5

150,5

203,9

219,5

260,4

LACTOSA

11,9

15,1

19,2

24,8

43,7

PARAMETROS A CONTROLAR DURANTE LA PARAMETROS A CONTROLAR DURANTE LA ELABORACIÓN DE DULCE DE LECHEELABORACIÓN DE DULCE DE LECHE

ETAPA CONDICIONES ACCIONES PARA MINIMIZAR

CAMBIOS

Recepción MP T < 2º C Control de Temperatura, Acidez y

pH.

Preparación

de la mezcla

30° - 40° C Tratamiento con lactasa

Pasteurización

(Precalentado)

80 º C, 35’ Control de Temperatura, agitación

Cocción 140 º C; 1:25

hs

Control de Temperatura, Agitación,

Concentración de Sólidos Totales

Enfriado De 140 º C a 70

º C

Siembra de Cristales de Lactosa,

distintas velocidades de agitación.

20/03/2013

13

CAMBIOS QUÍMICOS PRODUCIDOS DURANTE LA CAMBIOS QUÍMICOS PRODUCIDOS DURANTE LA ELABORACIÓN DE DULCE DE LECHEELABORACIÓN DE DULCE DE LECHE

ETAPA CONDICIONES CAMBIOS

Recepción MP T < 2º C Lipólisis, acidificación, desarrollo microbiano,

peroxidación lipídica

Preparación de la

mezcla

30° - 40° C Hidrólisis de lactosa

Pasteurización

(Precalentado)

80 º C, 35’ Lipólisis, peroxidación lipídica, pardeamiento no

enzimático, perdida de Lisina disponible, sabores

y aromas extraños (a cocido)

Cocción 140 º C; 1:25 hs Lipólisis, peroxidación lipídica, pardeamiento no

enzimático, perdida de lisina disponible, sabores

y aromas particulares, caramelización de

azúcares, desnaturalización parcial de proteínas,

precipitación de proteínas, pregelificación del

almidón, pérdida de cap. de ret. de agua, dism. de

aw.

Enfriado De 140 º C a 70 º C Gelificación del almidón, cristalización de lactosa,