FINAL DE BROMATOLOGÍA

1. Alimentos: Calidad y Nutrición

Las tres áreas de estudio en bromatología son nutrición, calidad y legislación.

Algunas definiciones:

• Alimento: Producto que contribuye al mantenimiento del equilibrio funcional del organismo.

• Nutriente: Contribuye a satisfacer las necesidades de materia y energía del organismo. Es indispensable para los procesos metabólicos.

La energía es indispensable para el mantenimiento del equilibrio funcional del organismo. La misma se obtiene de la degradación (catabolismo) de los alimentos.

Nutrientes:

1- Funciones: a. Energéticas: lípidos, HdC, Proteínas. b. Estructurales: H2O, lípidos, sustancias nitrogenadas, minerales. c. Metabólicas y actividades enzimáticas: Vitaminas y oligoelementos.

2- Clasificación: a. No esenciales b. Esenciales: Ácidos grasos (linoleico, araquidónico), Aa (His, Leu, Isoleu,

Lis, Met, Cis, Tir, Fen, Trp, Treo, Val) y Vitamina C.

La digestibilidad es la relación entre la cantidad de nutriente absorbida e ingerida. Es el aprovechamiento del nutriente por el organismo.

Aparente o bruta: Dap = [(Ingerido-Excretado en Heces)/Ingerido]*100

Real: Dreal = [(Ingerido – (Excretado en heces+excretado endógeno))/Ingerido]*100

El objetivo de la cocción es aumentar la digestibilidad. La presencia de un nutriente no basta para asegurar su aprovechamiento por el organismo à concepto de Disponibilidad. Las causas de disminución de la disponibilidad de un nutriente son:

1- Bloqueo: Dado por compuestos que complejan minerales o proteínas. a. Ácido Fítico y sus sales forman complejos con Fe (disminuyen su

absorción en un 90%), Ca y proteínas, disminuyendo su disponibilidad. En el organismo, el mio-inositol hexaquis fosfato (IP6), por medio de fitasas se transforma en IP5, IP4, IP3, IP2, IP. De ese modo se evita la disminución de la disponibilidad de minerales y proteínas. Cuando el contenido de fibra y fitatos en un alimento es elevado, también suele serlo el de Fe. La mayor cantidad de Fe se compensa con la menor biodisponibilidad.

b. Los polifenoles y taninos presentes en avena, sorgo, porotos, te y café

conforman complejos interfiriendo en la disponibilidad de proteínas e HdC y en la absorción de minerales.

2- Forma Química no Utilizable: En la dieta, el Fe no Hemo se encuentra en alimentos de origen vegetal (Fe3+) y el Fe Hemo en alimentos de origen animal. El Fe3+ debe ser reducido a Fe2+ para poder ser absorbido. En Argentina, se fortifica la harina con FeSO4. La deficiencia de Fe es la más común de todas las deficiencias nutricionales en el mundo.

o Aumentan biodisponibilidad Fe no Hemo: Vitaminas A y C, Carne, Β-caroteno, azúcares.

o Disminuyen biodisponibilidad Fe no Hemo: Fitatos, Polifenoles, Oxalatos, Fosfatos, Pectinas, Al (antiácidos) y Ca2+.

3- Presencia de Antinutrientes: Los antinutrientes inhiben la acción proteolítica de algunas enzimas. Se inactivan con tratamiento térmico. (ejemplo: factores antitrípticos en soja).

4- Balance entre nutrientes: Por ejemplo el Ca con P y Vitamina D.

Necesidades de Nutrientes:

Fuentes de energía: Ø HdC 4 Kcal/g Ø Lípidos 9 Kcal/g Ø Proteínas 4 Kcal/g Ø Alcohol 7 Kcal/g Ø Polioles 2,4 Kcal/g

Requerimientos:

• Mínimo: Necesario para la vida. • Óptimo: compatible con un buen

estado de salud. • Nivel Excesivo: Perjudicial para

la salud. • Ingesta diaria recomendada:

Cantidad a consumir para satisfacer las necesidades de la mayoría de los individuos de una población.

GASTO ENERGÉTICO TOTAL = METABOLISMO BASAL + OTROS GASTOS

§ Gasto Principal: Metabolismo basal (Energía necesaria para el mantenimiento de los procesos fundamentales). Depende de la edad, sexo, T corporal, clima, ingestión de alimentos, altura, peso, Área corporal, etc. Se puede definir el metabolismo basal como la energía necesaria cuando el organismo está en reposo (no dormido) a Temperatura confortable, 12 hs después de comer. Son ≈ 2000 Kcal/día.

§ Otros Gastos: Termorregulación, consumo de alimentos, actividad muscular, crecimiento.

El equilibrio energético se produce cuando el ingreso energético es igual al gasto energético. Alimentos: Su función es asegurar la salud, que el estado nutricional sea el adecuado. Bajo un estado nutricional inadecuado, se presenta malnutrición:

1. Malnutrición Primaria: Depende de los nutrientes. Es social. Se da por subnutrición, sobrealimentación o alimentación mal balanceada.

2. Malnutrición Secundaria: Depende del organismo. Es individual.

Desde un punto de vista químico, los alimentos están compuestos por HdC, lípidos, proteínas, agua y compuestos orgánicos e inorgánicos en baja concentración.

Desde un punto de vista físico, los alimentos son dispersiones, con distintas fases. Los sistemas bifásicos más importantes son:

Fase Dispersa Fase Continua Dispersión Ejemplos L L Emulsión Leche, mayonesa, crema

Suspensión Jugo de Naranja, yema S L

Sol Leche G L Espuma Clara y crema batidas L S Sol Sólido Manteca, chocolate S S Sol Sólido Caramelos con azúcar cristalizado G S Espuma Sólida Merengue, miga de pan

En los sistemas multifásicos, 2 o más fases se dispersan en una continua. Ejemplos:

§ Ketchup: Fase continua= sc acuosa; Fases dispersas= aceite, aire, sólidos de tomate.

§ Mayonesa: Fase continua= sc acuosa; Fases dispersas= aceite, aire, agregados proteicos.

§ Crema Batida: Fase continua= sc acuosa; Fases dispersas= aceite, aire, grasa sólidos y agregados proteicos.

Son termodinámicamente inestables, hay compartimentalización de componentes (ej: flavor y aditivos), inestabilidad física (tendencia a la separación de fases o a cambios en la distribución de las fases), comportamientos reológicos (movimiento de fluidos) específicos y dispersión de la luz (impacto sobre la apariencia).

Calidad y Legislación

La calidad de un alimento viene determinada por:

1. Atributos Propios: Higiénico-Sanitarios, sensoriales, nutricionales. 2. Otros Atributos: Diseño, envase, rotulación, presentación. Servicio, transporte,

almacenamiento. Disponibilidad y costo.

Calidad óptima = Calidad Propia + calidad de (diseño + servicio + disponibilidad)

equilibrada con el costo

Los atributos de calidad están controlados exclusivamente por el productor, salvo los atributos nutricionales e higiénico-sanitarios que están controlados por una reglamentación. A nivel mundial, tenemos el Codex Alimentarius (1960, FAO y OMS), a nivel regional hay normas para el MERCOSUR, a nivel nacional, tenemos el CAA (Ministerio de Salud y Ambiente, Ministerio de Economía y Producción) y normas específicas (SENASA: Servicio Nacional de Sanidad Animal y Calidad Agroalimentaria).

Ø Alimento Genuino o Normal: Responden a la reglamentación, sin modificación

ni adulteración, ni rotulado que induzca a la confusión. Ø Alimento Alterado: Sufrió deterioro de cualquier tipo por causas naturales o

tratamientos tecnológicos inadecuados.

Ø Alimentos Contaminados: Agentes vivos peligrosos para la salud, sustancias químicas ajenas a la composición normal, componentes naturales tóxicos en concentraciones mayores a las permitidas.

Ø Alimento Adulterado: Modificado en alguna forma no permitida. Ø Alimento Falsificado: Se denomina como otro y tiene su apariencia y

características generales sin serlo. Ø Fraude por adulteración: Adición, sustracción o sustitución de un ingrediente. Ø Fraude por no conformidad: El producto no respeta la reglamentación (ej: falsa

indicación de origen). Ø Fraude por contaminación: El alimento contiene una sustancia no esperada

(prohibida o no).

Tóxicos Presentes en alimentos:

1. Naturalmente Presentes: Factor antitríptico, antitiroideos, glucósidos cianogénicos, sustancias alucinógenas, sustancias irritantes, aminas biógenas, antivitaminas, etc.

2. Contaminantes: Metales, PVC, HC cancerígenos, plaguicidas, antibióticos, hormonas.

Rotulación:

1. Obligatoria: a) Descriptiva y datos del producto: marca, lote, cont. neto, fecha de

elaboración y vencimiento, origen, ingredientes, instrucciones de apertura, preparación y almacenamiento. Casos especiales: indicar presencia del edulcorante sintético Aspartamo (fenilcetonúricos), Gluten (celíacos), indicar instrucciones de cocción para alimentos preparados con carne picada, molida o feteada y para salchichas tipo Viena sin piel (hervir mínimo 3 min).

b) Nutricional. Es la información de las propiedades nutricionales del alimento. Comprende la declaración del valor energético y de nutrientes y la declaración de propiedades nutricionales (información nutricional complementaria INC). Puede presentarse en modelos verticales (en forma de tablas) o en modelos lineales (como texto), que indican nutrientes, cantidad por porción y %VD. La expresión “INFORMACIÓN NUTRICIONAL”, el valor de las unidades de la porción y lo correspondiente a la medida casera debe destacarse más que el resto de la información nutricional.

2. Facultativa: Cualquier expresión y/o representación que afirme, sugiera o implique que un alimento tiene alguna característica nutricional particular. Ejemplos: “bajo en calorías”, “no contiene grasas trans”, “alto contenido de Fe”, “reducido”, “aumentado”. Todos estos términos están bien definidos.

La rotulación obligatoria no se aplica a alimentos que aportan pocas calorías, pocos nutrientes o que son consumidos en baja proporción. Ejemplos: bebidas alcohólicas, aditivos alimentarios y coadyuvantes de tecnología, especias, vinagres, aguas minerales, sal, café, yerba, te, frutas, vegetales, carnes, alimentos con superficies para rotulado menores a los 100 cm2, etc.

2. El agua en los alimentos

El agua es esencial para la vida, puesto que:

1. Estabiliza la temperatura corporal. 2. Disuelve y transporta nutrientes y productos catabólicos. 3. Es un reactivo y medio de reacción. 4. Estabiliza las membranas celulares. 5. Estabiliza la conformación de biopolímeros. 6. Facilita la conducta dinámica de macromoléculas, incluidas propiedades

catalíticas.

El agua influye en las siguientes propiedades de los alimentos:

1. Características Sensoriales: textura, apariencia, sabor, aroma. Es diluyente y tiene un efecto plastificante (plastificante: sustancia que al interaccionar con un biopolímero, aumenta su elasticidad. El agua es plastificante à hace a los alimentos más fluidos).

2. Susceptibilidad a la Alteración. Los alimentos con bajo contenido de agua suelen ser menos perecederos, pero el contenido de agua NO es proporcional a la vida útil.

Alimento Contenido de Agua (%) Frutas y verduras 70-90

Carnes 65-75 Leche 87 Pan 35 Miel 18

Manteca – Margarina 16 Harina 12-14

Leche en polvo 2-4

Propiedades Físicas del agua:

• El agua es una molécula polar, forma puentes de hidrógeno y tiene alta k dieléctrica.

• Las interacciones macroscópicas principales del agua en los alimentos son: o Agua-agua o Agua-solutos o Agua-macromoléculas:

§ Con proteínas, determina solubilidad, gelación, dispersión e hidratación.

§ Con Hidratos de Carbono, determina solubilidad, dispersión y gelación.

§ Con lípidos, determina la emulsificación. • La capacidad de retención de agua describe la eficacia de una matriz de

macromoléculas presentes en bajas concentraciones para atrapar grandes cantidades de agua. Este agua no fluye, está “encerrada” y se comporta como agua en una solución salina diluida.

• SINÉRESIS es la pérdida de agua por retracción de un gel. Se produce al descongelar y cuando se reduce el gel.

• Las principales interacciones a nivel molecular del agua en los alimentos son:

o Agua – Grupos Iónicos: es agua de constitución. Movilidad muy restringida.

o Agua – Grupos Neutros Hidrofílicos: La movilidad depende de la fuerza de la unión. Suele unirse por puente H. Ejemplos: Proteínas (grupos SH, NH2 y COOH), HdC (grupos C=O y OH) y Ácidos orgánicos como cítrico y tartárico.

o Agua – Sustancias No Polares: Lípidos, sólo interactúa con lípidos anfipáticos, formando emulsiones. Ej: manteca, margarina, mayonesa.

Agua Ligada:

Es el agua que interactúa con los componentes polares de los alimentos. Este agua no actúa como solvente, tiene la movilidad restringida, y no congela. Además, posee una alta entalpía de vaporización.

El término “ligada” es un término en discusión pues no está bien definido el límite entre lo ligado y no ligado. El grado de hidratación depende de la naturaleza del constituyente no acuoso, del pH y de T.

Los microorganismos necesitan agua no ligada para vivir. De ese modo, la cantidad de agua no ligada en un alimento es un estimador de la susceptibilidad a ser atacado por microorganismos. Por ejemplo, la miel y la manteca tienen porcentajes de agua similares. Sin embargo, en la miel casi la totalidad del agua se encuentra ligada debido al alto contenido de azúcares en la misma à la miel tiene mayor vida útil que la manteca, en la cual abundan las grasas y el agua está libre.

Se define “actividad acuosa” de un alimento como: aw= pv/pv*

Si aw tiende a cero, el agua está ligada o no existe agua. Si aw tiende a uno, el agua está libre o el alimento posee mucha agua. En general, cuando aw es baja el contenido de agua también lo es. Excepciones: alimentos con alto contenido graso, como margarina y crema de leche. Cuando aw > 0.9 y %H2O>50 se dice que son alimentos de alta aw, cuando 0.6<aw<0.9 y 10<%H2O<50 son alimentos de humedad intermedia.

Alimentos aw Frutas, verduras, jugos, leche, huevos, carnes 0.97

Queso, pan 0.93-0.96 Mermelada 0.82-0.87

Miel 0.75 Deshidratados <0.4 Leche en Polvo 0.2

Aceite 0 La actividad de agua puede estimarse conociendo la composición de un alimento. De ese modo, es posible estimar la vida útil del mismo. Para aumentar la vida útil de un alimento, hay que disminuir la actividad de agua. Para ello, se saca agua libre (evaporando o congelando –en este caso se inmoviliza el agua libre y disminuye la Pvap) o se la transforma en agua ligada (salando o agregando azúcar). Ejemplos de esto último: dulce de leche, mermeladas, salmueras, charqui. Los alimentos se echan a perder igual aunque los ponga en el freezer con el tiempo, pues parte del agua queda siempre sin congelar, ya que al irse congelando el agua líquida se va concentrando y su punto de fusión disminuye.

En base a la aw y al conocimiento del tipo de deterioro que puede sufrir un alimento se puede predecir la estabilidad del mismo frente a las alteraciones. No todas las alteraciones tienen que ver con la actividad de agua, pero hay muchas que sí como alteraciones por microorganismos, enzimáticas y lipídicas. Gráfico de velocidad de alteraciones en función de la actividad acuosa:

Para alimentos aw<0.75 no hay deterioro microbiano, sino solamente alteraciones químicas. En general, las bacterias más patógenas no se desarrollan a aw<0.9 (pseudomonas, clostridium botulinum, salmonellas).

En un alimento congelado, aw no baja tanto como para que no actúen las enzimas. El pardeamiento no enzimático y la oxidación lipídica tienen su máximo a aw intermedias, pues a aw altas la velocidad de estas reacciones es baja por dilución, y además en el caso del pardeamiento enzimático la velocidad disminuye por acción de masas (el agua es producto de reacción). A aw bajas no se tiene suficiente agua libre como para que los reactivos se muevan.

En un alimento expuesto al ambiente, aw se modifica por absorción (galletitas dulces, tienen baja aw) o pérdida de agua (quesos, tienen alta aw):

100

%HREa

w=

La humedad relativa (HRE) es una propiedad de la atmósfera en contacto con el alimento. Si se alcanzase el equilibrio, la humedad relativa del ambiente se igualaría con la cantidad de agua del alimento. En la práctica nunca se alcanza el equilibrio. Los alimentos con muchos componentes son diseñados de manera tal que no haya migración de agua entre las diferentes capas (ejemplo: alfajores, se fabrican de forma tal que todas las capas tengan igual actividad de agua.). El agua va de donde hay mayor actividad de agua a donde hay menor actividad de agua.

La temperatura influye en la aw de un alimento, según la ec. de Clausius-Clapeyron:

ln (aw2/aw1) = -Qs/R * (1/T1-1/T2) Qs= calor de sorción

En general, a mayor T, mayor aw.

Isotermas de sorción de humedad:

Se busca relacionar el %H2O, que es lo que uno puede medir, con aw, que permite estimar la estabilidad del alimento. Las isotermas de sorción sirven para saber hasta cuánto deshidratar para evitar el desarrollo microbiano y para formular mezclas evitando la migración de humedad entre los componentes.

Zona 1 (aw<0,2): Predomina el agua ligada. No congela a -40ºC, interactúa fuertemente con solutos (tanto azúcares como sales), está inmóvil, no tiene capacidad de solvente, tiene una elevada entalpía de vaporización.

En aw ≈0.2, se dice que se tiene agua de monocapa. Los sitios que ligan más fuertemente al agua están ocupados, pero no todos los sitios lo están. En esta zona se tiene la máxima estabilidad del alimento, pues coincide con el mínimo en la curva de oxidación lipídica y no hay otras alteraciones químicas ni alteraciones biológicas.

Zona 2 (0.2-0.3<aw<0.8-0.85): Predomina el agua ligada pero con uniones más débiles. Ocupa los sitios de la primer capa que permanecen libres. Hay asociaciones agua-agua y agua-solutos (estas últimas no tan fuerte como en la zona 1), el punto de fusión es bajo, la movilidad está reducida, tiene entalpía de vaporización relativamente alta.

Zona 3 (aw>0,85): Predomina el agua libre, las interacciones son agua-agua y las propiedades son similares a las de una solución salina diluida. El agua puede estar libre o atrapada en geles o sistemas celulares (no hay movimiento macroscópico). Estos alimentos son de baja viscosidad y congelables a 0ºC. La movilidad molecular es mayor y hay gran capacidad de solvente.

Modelos Matemáticos: Modelo BET (Brunauer, Emmett y Teller), es bueno cuando aw<0.5: m/mmonocapa= aw/ {(1-aw) * [1 + (k-1) aw]} m=humedad

Otro modelo es GAB, que tiene un rango más amplio de ajuste.

Histéresis:

Para construir esta curva se va quitando agua y se mide aw o se parte de algo deshidratado y se mide aw con un hidrómetro. Se coloca al alimento en ambientes de humedad cte, se deja equilibrar y luego se mide la humedad. Para lograr ambientes con humedad relativa cte, se coloca un recipiente con una solución saturada de alguna sal.

3. Hidratos de Carbono

Los hidratos de carbono son muy abundantes en alimentos. Aportan gran parte de las calorías que uno ingiere, y están ampliamente distribuidos en la naturaleza. Se los usa porque dan textura a las comidas, sensación agradable en la boca y sensación de saciedad. Algunos dan dulzor a los alimentos. No se los considera nutrientes esenciales porque pueden ser sintetizados por el organismo. Sirven para mantener el equilibrio hídrico y de los minerales.

Para que los HdC sean absorbidos y de esta manera aprovechados por el organismo, deben ser hidrolizados a monómeros (principal fuente de energía del SNC). El hecho de que haya suficiente cantidad de HdC en el organismo evita que se consuman lípidos y proteínas para obtener energía. El proceso digestivo comienza en la boca, con la masticación. Parte de los HdC se solubilizan en la saliva y son extraídos del alimento. La hidrólisis de los HdC para dar monosacáridos ocurre gracias al medio ácido (estómago), básico (intestino) y a las enzimas presentes en el TGI (ej: páncreas).

Los HdC se clasifican en: • Mono y disacáridos: Son digeribles. • Oligosacáridos (2-8 unidades de monómeros): Los de la familia de la Rafinosa

no son digeribles. Son Rafinosa (gal-glc-fru), Estaquiosa (gal-gal-glc-fru) y Verbascosa (gal-gal-gal-glc-fru). En todos ellos hay un enlace α (1 à 6) entre gal y glc que requiere de la enzima α-galactosidasa (ausente en humanos) para ser hidrolizado. De ser ingeridos, son atacados por nuestra flora intestinal, dando como productos CO2 y H2, los gases que generan las leguminosas (soja, garbanzos, lentejas). Antes de la cocción, se recomienda dejar a las leguminosas en remojo, para que pierdan algunos de estos HdC y para que se ablande la cáscara. La enzima que hidroliza a la lactosa es la β-galactosidasa. Los que tienen intolerancia a la lactosa no pueden sintetizar esta enzima.

• Polisacáridos (más de 10 monómeros): Los más comunes son glucógeno (reserva de HdC en animales, digerible) y almidón (reserva de HdC en vegetales, sólo es digerible si ha sufrido un proceso de cocción en agua). Los alimentos ricos en almidón o féculas son fideos, papas, panificados, etc. Los polisacáridos no presentan dulzor.

Nombre Fuentes Glc y Fru Frutas y Miel Maltosa Jarabe de maíz, Miel, Malta (granos de cereales germinados y secados) Sacarosa Caña de azúcar, frutas, remolacha azucarera, alimentos dulces Lactosa Leche, Quesos, Lácteos

Rafinosa y derivados Semillas de legumbres, cereales Maltooligosacáridos Jarabes de almidón, Amilodextrinas Almidón- dextrinas Cereales, Raíces, Tubérculos, Legumbres

Celulosa Paredes de células vegetales, Fibras Hemicelulosas Cereales, Nueces, Salvado, Harina, Paredes de células vegetales

Pentosanos Con Hemicelulosas y Sustancias Pécticas Sustancias Pécticas Peras, Manzanas, Remolacha azucarera, Verduras

La ingesta diaria de alimentos debería ser: 60% HdC, 30% de lípidos y 10% de proteínas.

Fibra Dietaria

El conjunto de polisacáridos no digeribles y la lignina conforman la fibra dietaria. Puede estar formada tanto por polisacáridos presentes en los alimentos como por sustancias agregadas.

Proteínas Lípidos

Compuestos Inorgánicos

Lignina Celulosa

Hemicelulosa

Pared Celular Vegetal

Pectinas Gomas

Mucílagos Polisacáridos de Algas

Celulosa Modificada

Fibra Dietaria

Antes se creía que la fibra no cumplía funciones fisiológicas y sólo servía para el movimiento intestinal. Luego se descubrió que la fibra soluble sirve para bajar el colesterol y así previene enfermedades cardiovasculares, mientras que la fibra insoluble disminuye la incidencia de cáncer de colon. Sin embargo, el exceso de fibra genera diarrea y puede hacer que ciertos minerales no se absorban adecuadamente.

Funcionalidad de los azúcares mono y disacáridos: Abarca las propiedades químicas y/o físicas que afectan el comportamiento de los HdC en los sistemas alimentarios durante el procesado, almacenamiento, la preparación de los alimentos por el consumidor y el consumo. No incluyen propiedades nutricionales.

Las propiedades funcionales suelen estar muy vinculadas a la estructura química. En el caso de los HdC, la posibilidad de formar puentes H con agua u otros azúcares es fundamental.

1. Higroscopicidad: Es la capacidad de absorción de agua. Está relacionada con la estructura química (presencia de grupos OH). Los distintos azúcares absorben distintas cantidades de agua y a distinta velocidad. La sacarosa es menos higroscópica que la fructosa y la glucosa (por eso se usa sacarosa para endulzar, porque se humedece menos y es deslizante, si no se apelmazaría). Además, los azúcares son menos higroscópicos cuanto mayor sea su pureza (pureza absoluta y pureza anomérica), porque forman cristales con puentes de hidrógeno entre azúcares y el agua no puede penetrar. Los azúcares anhidros tienen distinta higroscopicidad que los hidratados, pues poseen diferentes estructuras cristalinas (jarabes más higroscópicos que cristales). Para un jugo deshidratado, uso un azúcar poco higroscópico, mientras que para el cubrimiento de un cheese cake elijo uno higroscópico. A igual T y HRE, la higroscopicidad va en aumento en la serie: lac<glc<sac<azúcar invertido<fru.

2. Plastificantes: Si absorben agua y la retienen, se dice que se genera un efecto plastificante. (Ej: uso azúcar en jarabe –más higroscópico, retiene el agua- para un budín).

3. Humectantes

4. Agentes de Consistencia: Cambian la textura. Para el café instantáneo uso un azúcar para evitar el apelmazamiento por el contacto con el ambiente.

5. Solubilidad: Busco un azúcar soluble para fabricar jugo en polvo. Todos los monosacáridos son solubles en agua y alcohol e insolubles en éter. La sacarosa y la glucosa son muy solubles, pero la sacarosa cristaliza con facilidad. La lactosa es poco soluble en agua.

6. Fijación de Solutos: El poder de fijación de solutos es mayor en disacáridos que en monosacáridos. Evaporo por spray el agua y el azúcar cristaliza en forma amorfa, junto con sustancias volátiles polares. Estas sustancias se liberan cuando se consume el alimento. Esto sirve para retener el gusto. Cuando los compuestos retenidos son indeseables, se los llama off flavors. La lactosa retiene aromas, sabores y colores.

7. Producción de aromas: Generados por reacciones de pardeo no enzimático.

8. Poder edulcorante: Modelo Tripartito (Sistema AH/B/X). Se piensa al azúcar como compuesto por tres zonas: una aceptora de pte H, una donora de pte H y una zona X hidrofóbica. En la lengua poseemos receptores específicos para el gusto dulce dentro de la papila gustativa. Cuando estos receptores se unen a un compuesto con poder edulcorante, se envía la señal de gusto dulce al cerebro. El receptor también posee una zona donora, una aceptora y una zona X, y el azúcar se une al receptor por las zonas donoras y aceptoras. La zona X sirve para orientar al azúcar en el receptor. Las distancias entre los 3 grupos son fijas para que genere el gusto dulce. Se denomina glicóforo a la parte de la molécula que le da poder edulcorante. Ciertos aa con poder edulcorante también poseen glicóforos.

Los azúcares que más se usan para endulzar son sacarosa, jarabes de maíz y azúcar invertido. No todos los azúcares dan el mismo grado de dulzor. El sabor depende del pH, la Temperatura, la cantidad de sales y de la presencia de otros azúcares u otras sustancias (sinergismo o antagonismo). El concepto de dulce es subjetivo, la forma de medición del poder edulcorante es mediante paneles de “degustadores”, que comparan con un patrón de sacarosa (a la cual se le asigna un PE de 100). El PE de lac es 39, de glc es 95, de fru es 114 (jarabe de alta fru: se usa en alimentos de bajas calorías pues como es muy dulce se lo usa en baja

cantidad), de gal es 63, de xilitol 102 (usado en dentífrico pues no forma caries al no ser sustrato para la flora bacteriana que tenemos en la boca) y del azúcar invertido 95. Otro método menos utilizado es medir la concentración para la cual se deja de sentir el gusto dulce para cada azúcar.

9. Estado Vítreo: Algunos autores dicen que no es una propiedad funcional. El Estado vítreo es un estado amorfo, traslúcido, no cristalino pero homogéneo. La viscosidad en estos estados es tan alta que no permite la movilidad. Es un estado metaestable. Los azúcares en estado vítreo tienden a ser muy higroscópicos y a pasar a estados cristalinos, liberando agua. Cuando se rompe el estado vítreo, puede haber cristalización, pegajosidad, arenosidad, etc. Las formas clásicas de llegar al estado vítreo son:

a. Fusión térmica en algunos azúcares cristalinos seguida de enfriamiento. Es el caso del caramelo, contiene glc y azúcar invertido que dan alta viscosidad e impiden la cristalización de la sacarosa, que queda en estado vítreo.

b. Congelación rápida de una solución o dispersión (caso del helado de crema, que contiene sac y lac).

c. Concentración rápida de una solución o dispersión con enfriamiento

d. Deshidratación rápida de una solución o dispersión (por liofilización -deshidratar en congelación con vacío- o por secado por spray –se lo coloca a alta T en un recipiente de gran superficie para que se seque rápido). La leche en polvo descremada contiene lactosa en estado vítreo por deshidratación. Al pasar a leche fluida, hay granulosidad si cristaliza.

Almidón

El almidón se encuentra naturalmente en los alimentos o es agregado como espesante o gelificante. Es un polímero de glucosa, compuesto por dos tipos de “polisacáridos”:

Ø Amilosa: Polímero lineal de glucosas con enlaces α(1à 4) Ø Amilopectina: Polímero ramificado de glucosas con enlaces α(1à 4) y α(1à 6)

(estos últimos son los responsables de la ramificación).

Dependiendo del origen, el almidón puede tener diferentes composiciones:

Ø Cereales: 25-30% amilosa Ø Maíz de alta Amilosa: 70% amilosa Ø Maíz Waxy o Ceroso: 1% amilosa Ø Papa: 21% amilosa Ø Tapioca: 17% amilosa

El almidón en los distintos vegetales se presenta en forma de gránulos, que se consideran esfero cristales, y que pueden tener otros componentes asociados como lípidos y proteínas en baja proporción. La morfología del gránulo es característica de la especie. Los gránulos poseen capas de moléculas de amilosa y amilopectina dispuestas en forma radial concéntrica:

Los gránulos son parcialmente cristalinos, presentan birrefringencia. La cristalinidad parcial se debe a que poseen una fase amorfa y una fase cristalina (15-45%); esta última no es susceptible del ataque por enzimas o ácidos pues su alto grado de compactación no permite la entrada de agua. El almidón sólo es digerible luego de la cocción (es necesario que gelatinice) porque la cristalinidad no permite la degradación del polisacárido.

Los alimentos que contienen almidón siempre son cocinados en agua para su consumo, incluso cuando se los prepara en el microondas (se cocinan en el agua del alimento). La banana (10% almidón) es una excepción, pues contiene enzimas que actúan sobre el almidón y lo hidrolizan dando glc y dextrinas, de menor PM que el almidón original. Por eso a los niños se les dan las bananas bien maduras (más fáciles de digerir) y por eso las bananas maduras son más dulces.

Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría, pero pueden absorber agua en forma reversible. Si se los coloca en agua a temperatura ambiente, hay un pequeño grado de hidratación asociado a la fase amorfa. Queda una suspensión de gránulos parcialmente hidratados. Cuando se los calienta (energía térmica) en agua con agitación (energía mecánica), los gránulos sufren el proceso de gelatinización: hay disrupción del orden molecular dentro de los gránulos que resulta en la pérdida

de birrefringencia y la pérdida de cristalinidad. Durante la gelatinización y antes también, algunas moléculas de amilosa escapan de los gránulos. La gelatinización ocurre en un rango de temperaturas, pues hay una distribución de tamaños de los gránulos y a mayor tamaño, antes gelatinizan. Se llama Temperatura de Gelatinización a la media de este rango, suele ser >50ºC. Si se

prolonga el calentamiento en un exceso de agua, por movimiento browniano las moléculas se van separando y sigue entrando agua. Los gránulos siguen hinchándose y la amilosa continúa saliendo. Los gránulos aumentan su volumen y por lo tanto aumenta la viscosidad (los gránulos hinchados tienen movilidad reducida). Se forma una pasta de almidón, que es una masa viscosa con una fase continua de amilosa y/o amilopectina solubles y una discontinua de remanentes del gránulo. Finalmente los gránulos se vuelven muy grandes y frágiles, chocan entre sí y se rompen, liberando las moléculas de polisacárido. Los granos de los tubérculos (papa, tapioca), son los más grandes. Se hinchan mucho, por lo que la viscosidad sube rápidamente. Cuando se enfría a 50ºC las moléculas de almidón liberadas forman una pasta o un gel, dependiendo de la concentración de almidón. El gel no es fluido y la pasta sí. Gelificación: Para que un almidón pueda formar un gel tiene que haber gelatinizado primero. Un gel es un sistema coloidal donde la fase continua es sólida y la fase dispersa es líquida, es una red macroscópica tridimensional con oclusión de solvente y solutos. En el caso del almidón, las moléculas de amilosa que salieron del gránulo comienzan a entrelazarse para dar la red.

En el gráfico anterior, en 1 se produce hinchamiento, en 2 se produce decaimiento y en 3 se produce la gelificación. No siempre es posible formar un gel (típicamente tiene que haber un mínimo de 6% de amilosa). Tanto la amilosa como la amilopectina tienen

capacidad de gelatinizar, espesar y gelificar, pero es más favorable para la amilosa, lineal y menos impedida.

Hay tres tipos principales de geles: covalentes (enlaces cruzados, en baja concentración de almidón), microcristalinos (compactación de sectores) y particulados. Cuando el almidón está concentrado, los gránulos ricos en amilopectina se acomodan en forma de “puzzle” con las amilosas rodeando los gránulos.

Envejecimiento del almidón:

La retrogradación de un gel o pasta de almidón es el proceso por el cual las cadenas de almidón se compactan al disminuir la temperatura (hay un aumento de cristalinidad). Como consecuencia, el agua que se hallaba entre las cadenas es liberada (sinéresis) y hay un endurecimiento. El concepto de retrogradación es específico para almidón, mientras que el de sinéresis es válido para todo gel. Luego de la retrogradación, la textura del gel o pasta cambia. La temperatura de congelamiento favorece la retrogradación, mientras que a 35ºC la retrogradación se retrasa.

En el pan viejo hay retrogradación, el agua es absorbida por las proteínas y la miga se pone dura. Si se calienta el pan, la miga se ablanda pues el agua vuelve al almidón.

La amilosa gelatiniza y retrograda más fácilmente que la amilopectina (la amilosa es lineal se puede compactar muy bien) à distintos almidones retrogradan con distinta facilidad. En el caso de la miga de pan, el envejecimiento se debe a la amilopectina.

Propiedades funcionales del almidón:

ü Como gelificante (ej: en caramelos de goma)

ü Como espesante

ü Como estabilizador de suspensiones o emulsiones, debido a que aumenta la viscosidad del medio (ej: para fijas las gotas de grasa en la mayonesa)

ü Para retener humedad (ej: cobertura de tortas, féculas agregadas a chacinados)

ü Como ligante. Ayuda a mantener juntas el agua y la grasa para que no se pierdan en el producto fresco o durante la cocción (ej: hamburguesas)

Jarabes:

Los jarabes son almidón hidrolizado. La hidrólisis se puede llevar a cabo en medio ácido y en caliente, para dar dextrinas de alto y bajo PM, maltosa y glucosa. De acuerdo al grado de hidrólisis se obtienen distintos tipos de jarabes. También se puede combinar el tratamiento ácido con el enzimático (α y β amilasas y amiloglucosidasa).

El grado de hidrólisis se mide como DE = dextrosa equivalente = contenido de azúcares reductores respecto de sólidos totales expresado como %glc. Se define “grado de conversión”, según cuánto se hidroliza el almidón. Los casos límite son:

1. Grado de Conversión 0%: Todo está como almidón. No fermentable, alta viscosidad, sólido, higroscópico, no dulce.

2. Grado de Conversión 100%: Todo como glucosa. Fermentable, baja viscosidad,

jarabe, altamente osmótico (es bueno para reducir aw en los alimentos), dulce.

Para obtener jarabes de fructosa, se agrega enzima isomerasa a jarabes que contengan glucosa. Los jarabes de alta fructosa son de tres tipos: normal (obtenido por actividad enzimática) 42% fru, 55% fru y 90% fru. Estos últimos han sido tratados con isomerasa. A mayor fru, más dulce.

Almidones Modificados:

Almidones naturales modificados para aumentar su estabilidad y darles propiedades funcionales específicas. Tipos de almidones modificados:

1. Pregelatinizados: Se hace una suspensión en agua y se calienta a una temperatura mayor que la temperatura de gelatinización y después se lo seca y deshidrata. Se los usa para espesar o como gelificante sin necesidad de cocción, basta con hidratarlo para obtener la propiedad funcional. Se usa en postres instantáneos en polvo.

2. Tratados con ácido y calor: Se los somete a T menor a la de gelatinización y medio ácido con agitación. Parte del almidón hidroliza, por lo que su viscosidad en caliente se reduce, permitiendo reducir los gastos energéticos para mover la mezcla por las cañerías en la industria. Al enfriar forma un gel. Se usa en caramelos tipo gomitas (yumi).

3. Oxidados con álcali: Se oxida el almidón con NaClO. Algunos grupos OH pasan a COOH. Las características son similares a los tratados con ácido pero da geles menos firmes.

4. Esterificados o Eterificados: Se usan para alimentos congelados, la idea es disminuir la tendencia a retrogradación protegiendo los OH para que las cadenas interactúen menos. Se modifican químicamente con acético (esterificados) o con éteres o epóxidos (eterificados) para proteger a los OH.

5. Con Enlaces cruzados (crosslinking): Se esterifica con fosfato y se hace un puente de fosfato entre las moléculas de almidón, uniéndolas de forma covalente. Dan como resultado los almidones más resistentes al pH, agitación y calentamiento. Retrasan la retrogradación, aunque en menor grado que los eterificados y esterificados. Se usa en salsas de tomate y sopas, para mantener la suspensión y poder calentar, agitar y guardar lo sobrante en el freezer.

Sustancias Pécticas o Pectinas:

Incluyen protopectina, ácidos pectínicos, ácidos pécticos y pectinas amidadas. Son polisacáridos que constan fundamentalmente de unidades de ácido α-D-galacturónico unidas α(1à 4). Según como esté el grupo R-C=O tenemos: si R=OH ácidos pécticos, si R=OH y OMe ácidos pectínicos y si

R=OH, OMe y NH2 tenemos pectinas amidadas (sintéticas). Las protopectinas son pectinas insolubles, ácidos pécticos o pectínicos complejados con celulosa. Los carbonos 2 y 3 de los monómeros pueden estar acetilados o esterificados con gal, ara, xil o ram.

o DE = grado de esterificación = nº de grupos éster/100 unidades de ácido galacturónico

o DA = grado de amidación = nº de grupos amido/100 unidades de ácido galacturónico

Todos los vegetales contienen sustancias pécticas, son abundantes en cáscaras de cítricos (la parte blanca, albedo) y en el bagazo de las manzanas (las partes leñosas, el cabo y el corazón). Se ubican entre la membrana y la pared de las células vegetales. Contribuyen a la turgencia de alimentos vegetales (vinculadas a la textura) y ayudan a mantener a las células adheridas entre sí. También se las vincula a la maduración de los frutos. Por ejemplo, las manzanas inmaduras tienen mayor porcentaje de protopectina. Cuando maduran, actúan enzimas que cortan el complejo celulosa pectinas y aumenta el contenido de pectinas solubles, para dar una manzana deliciosa. Si se deja correr el tiempo, actúan las pectinasas, baja la concentración de pectinas solubles y la manzana se pudre.

Si disminuye la velocidad de degradación de las sustancias pécticas, aumenta la vida útil del producto. Las sustancias pécticas son susceptibles de ser atacadas por las “enzimas pécticas”:

1. Pectinesterasa (pH=7,5): hidrolizan los ésteres metílicos para dar grupos ácidos.

2. Poligalacturonasa (pH=4): Actúa sobre el galacturónico, cortando la cadena principal.

3. Polimetilgalacturonasa: Idem anterior, pero corta los esterificados.

4. Pectatoliasa (pH=8,5-9,5): Rompen la unión entre galacturónicos formando una doble ligadura (trans eliminación).

5. Pectinliasa: Idem anterior pero corta la unión de esterificados formando dobles enlaces.

Las sustancias pécticas son utilizadas como gelificantes y como espesantes por su viscosidad. Se las comercializa como polvos secos. Inicialmente se tienen granos de pectina, con moléculas entrelazadas. Al hidratarlos, las moléculas comienzan a separarse. La hidratación puede ser asistida con calor. Forman hidrocoloides, debido a su gran capacidad de retención de agua. Se dice que hay “solubilización completa”

cuando cada molécula está rodeada por una capa de moléculas de agua. Las pectinas tienen distintos DE, y por lo tanto, distinta distribución de cargas -, pero todas tienen carga - y por lo tanto su acercamiento está impedido electrostáticamente. Si se baja la temperatura, se pueden obtener distintos arreglos estructurales:

§ Estabilización sin uniones entre moléculas. Hay un aumento de viscosidad y le da propiedades de espesante. Se lo usa en aderezos para ensaladas.

§ Gelificación, con muchas uniones entre moléculas. Las características del gel dependerán de la longitud de la cadena (determina la rigidez y la firmeza del gel, si la cadena es muy corta no se forma el gel) y del grado de esterificación o grado de metilación (determina la velocidad de formación del gel y las condiciones en las que se forma). Hay dos casos:

1) Alto Grado de Metilación (HM): La metilación es > 50%. Para gelificar se requieren pectina, agua (para hidratar la pectina), sólidos solubles (azúcares, compiten con la pectina por el agua y la deshidratan, disminuyendo el impedimento estérico) mínimo 50-55%, H+ (pH entre 2,8 y 3,4 para contrarrestar la carga - de la pectina) y calor y luego bajar la temperatura. Hay algunas pectinas con grado de metilación > 74%. En ese caso, se hacen los mismos agregados para la gelificación, pero se utiliza un pH menor y la temperatura de formación del gel aumenta.

2) Bajo Grado de Metilación (LM): La metilación es < 50%. Para gelificar los requerimientos son iguales al caso de HM, pero basta con un 10% sólidos solubles (uso en mermeladas dietéticas) y no hace falta un pH tan ácido. Debido a la gran cantidad de cargas -, se necesitan cationes, como Ca2+, que se ubica entre dos grupos COO-, eliminando impedimentos. Estos geles son termorreversibles (deja de ser un gel si se lo calienta).

Gel tipo “caja de huevo” La presencia de pectinas puede tener efectos beneficiosos o indeseables. Por ejemplo, son beneficiosas en jugos de cítricos, pues debido a la viscosidad que otorgan no precipitan los sólidos. Los jugos de cítricos se pasteurizan para inactivar enzimas que degradarían a las pectinas. En cambio, en un jugo de manzana, los sólidos en suspensión son indeseables, por lo que se agregan enzimas para degradar las pectinas.

Algunas aplicaciones: pectinas de HM>50% para jaleas límpidas, pectina LM para mermelada light y pectina HM>74% para mermelada con frutillas grandes, pues gelifica más rápido y evita que decante la frutilla.

Gomas:

Son heteropolisacáridos que aparecen en los vegetales como respuesta ante el ataque de insectos y microorganismos. Son polisacáridos hidrocoloides, de manera que tienen propiedades funcionales de espesantes y gelificantes. Como hay una gran variedad de estos compuestos, hay un rango grande de condiciones de estabilidad de sus propiedades funcionales.

Algunas gomas son exudadas de plantas (líquidos resinosos, como la goma arábiga o acacia y la goma garrofín o de algarrobo), otras derivan de algas marinas (agar-agar) y otras son producidas por microorganismos (goma Xántica, producida por Xanthomonas campestris).

Algunas aplicaciones de gomas:

Ø Goma Arábiga: es un material heterogéneo, pero generalmente consiste de dos fases, una que sólo contiene cadenas de polisacárido y la otra con cadenas de polisacárido y una parte proteica. Se disuelve fácilmente en agua al revolver, dando soluciones de baja viscosidad. Es un buen agente emulsificante y estabilizador de emulsiones, se la usa con este fin en la fijación de aromas. En polvos de flavor, los aceites aromáticos son rodeados por goma arábiga y se los deshidrata para formar polvos no higroscópicos y donde el aceite está protegido de la oxidación y la evaporación. Los polvos de flavor se usan en bebidas, tortas, postres y mezclas para sopas. En estos productos, se busca que el flavor sea liberado rápidamente sin alterar la viscosidad. Por otra parte, esta goma es compatible con altas concentraciones de azúcar y por eso se la usa en caramelos y pastillas. Su función es evitar la cristalización de la sacarosa y emulsificar y distribuir los componentes lipídicos.

Ø Gomas Guar y Garrofín (LBG): son dentro de las gomas naturales las que más aumentan la viscosidad. Consisten de galactomananos (cadenas de D-manosas unidas β (1à 4) con α−D-galactosas unidas en O6). No se las suele usar solas, sino en combinación con otras gomas, típicamente en postres congelados.

Ø Goma Xántica: posee una cadena como la de la celulosa con ramificaciones con manosa y glucurónico. Como es soluble en agua caliente y en agua fría, no modifica en forma apreciable la viscosidad de las soluciones en el rango entre 0-100ºC y estabiliza suspensiones y emulsiones, se la utiliza en condimentos para ensaladas y jarabes de chocolate. Interacciona con otras gomas (ej: en presencia de la goma Guar produce efectos sinergistas en el aumento de la viscosidad de soluciones). Se usan mezclas de goma xántica, LBG y/o Guar para estabilizar helados. Se suelen agregar Carragenanos para evitar la separación del suero.

4. Proteínas

Las proteínas son macromoléculas complejas de enorme importancia en la estructura y la funcionalidad de las células. Son biopolímeros con unidades de L-aminoácidos, unidos por unión peptídica (unión amida). Se las puede clasificar según:

v Composición: homoproteínas y heteroproteínas (lipo, nucleo, fosfo, metalo, glico y hemoproteínas).

v Conformación espacial: globulares y fibrosas. v Función: enzimáticas, estructurales, contribuyen al metabolismo, hormonas,

fibra muscular.

Características Nutricionales:

En el organismo, las proteínas son degradadas en sus aminoácidos constituyentes. Para ser absorbidos en la membrana intestinal por medio de receptores, deben ser L-aa y

tener su grupo NH2 libre. Los que son absorbidos pasan a un pool para su posterior uso en biosíntesis, los que no son absorbidos se eliminan en heces.

De los 20 aa más importantes, 8 son esenciales. Hay también aa semiesenciales, que son sintetizados a partir de un aa esencial o con una velocidad de síntesis baja. Los aa no esenciales se utilizan como fuente de N.

His es esencial para niños, pero no para adultos. El exceso del aa esencial Met es tóxico.

El requerimiento calórico de proteínas es del 10%, pero hay otros requerimientos que dependen de la edad, el estado de salud, embarazo y etapa de lactancia (proteínas de la leche).

Se puede realizar un balance de ingesta vs. excreción proteico, según:

B=I-E

E=U(orina)+F(Fecal)+T(exudado)

Ø En niños y lactantes B>0, necesitan muchas proteínas para la formación de nuevos tejidos.

Ø B=0 para adultos. Ø B<0 para ancianos, sobre todo por enfermedades en las que se pierde N.

Se realizan estudios con ratas y estudios en humanos a corto plazo para determinar los requerimientos de N. Se puede relacionar el requerimiento proteico con el de N aplicando un factor:

Req Prots = f*Req N

f es un factor de seguridad calculado estadísticamente para un 97.5% de la población. El requerimiento proteico se expresa como:

g de proteína/día * Kg de peso corporal

Se necesitan 0,75 g de proteína/día * Kg de peso corporal. Este valor es distinto para niños y personas de la tercera edad, y se refiere a proteínas de muy buena calidad desde el punto de vista nutricional (la calidad de una proteína en la dieta es su capacidad para llevar a la síntesis de proteínas corporales).

Digestibilidad:

La digestibilidad es la cantidad de nitrógeno que se absorbe con respecto al que se ingiere. La digestibilidad de proteínas de origen animal es mayor que para las proteínas de origen vegetal, y depende de la conformación de la proteína y de la disposición de sus grupos amino (si sus grupos amino están bloqueados no se absorbe). Además, la digestibilidad de un nutriente depende de los otros componentes del alimento (Ej. antinutrientes en proteínas vegetales).

Proteína Digestibilidad Observaciones Carne, pescado, huevo, leche 95-97% Alta calidad

Cereales 83-85% Fuente de proteínas en países

subdesarrollados Leguminosas 60-85% -

Fuentes Proteicas:

Ø Proteínas de origen animal, son de muy alta calidad y digestibilidad. Cumplen con los requerimientos. La composición de aa es variable porque son de origen natural à algunos aa están en exceso. Comprenden proteínas de la carne, productos lácteos, pescado y huevo.

Ø Proteínas de origen vegetal, provienen de:

o Granos de Cereales (trigo, maíz, arroz, sorgo, cebada, centeno): En general tienen bajo contenido de proteínas (6-12% base seca) y de baja calidad. La lisina es el principal aa limitante.

o Semillas de Leguminosas (soja, maní, arvejas, lentejas, porotos): Tienen contenidos relativamente altos de proteínas (20-30%). Los aa con S son los limitantes.

o Semillas de Oleaginosas (girasol, sésamo, algodón): Tienen 15-25% de proteínas.

Para obtener mezclas alimenticias ricas en proteínas se usan harinas (50% proteínas), concentrados o aislados proteicos, preparados a partir de oleaginosas y leguminosas.

Para obtener un concentrado proteico (65-70% de proteína en base seca) se parte de semillas de alta calidad, descascaradas total o parcialmente, se les remueve la mayor parte del aceite y de constituyentes no proteicos solubles en agua (HdC, minerales).

Para obtener un aislado proteico (90% de proteína en base seca) se hace un tratamiento alcalino para aislar la proteína, luego se la precipita en medio ácido y se la seca. En el aislamiento se concentran proteínas, se eliminan los HdC insolubles y se remueven principios tóxicos.

También son fuentes proteicas las proteínas de organismos unicelulares como levaduras, bacterias y proteínas de hojas y algas.

Métodos de Análisis de Calidad Nutricional:

Uno de ellos es el método de cómputo químico, que permite obtener aproximadamente la cantidad de aa esenciales en una proteína. Se hace una hidrólisis de la proteína y se cuantifica por HPLC. El método tiene un error en el sentido biológico, por ejemplo, se cuantifican aa bloqueados.

Cómputo Químico = CQx = 100*(mg aa esencial en proteína x /mg aa esencial en proteína de referencia)

Los mg de aa esencial en la proteína de interés se obtienen del análisis químico. La proteína de referencia es una proteína ideal, no una real, pues no hay proteína real que cumpla con todos los requerimientos.

Se calcula el CQx para todos los aminoácidos y se busca el limitante. El aa limitante es el que se encuentra en mayor déficit en el organismo. El aprovechamiento de proteínas implica concentrar el aa limitante catabolizando la proteína y eliminar el resto. Puede haber más de un aminoácido limitante, y por eso se suele referir al orden (por ejemplo Lis es el primer aa limitante en cereales).

Reacciones de Importancia en Alimentos:

1. Tratamiento Térmico: En el procesamiento de alimentos se llevan a cabo diversos tratamientos, siendo el más común el tratamiento térmico. Esto se realiza para eliminar microorganismos, inactivar enzimas que pueden causar cambios en el alimento durante el almacenamiento, para inactivar factores inhibidores de actividad enzimática y para transformar comida cruda en una comida organolépticamente atractiva y de mayor digestibilidad (al desnaturalizarse parcialmente las proteínas aumenta su digestibilidad y la biodisponibilidad de aa esenciales, por ejemplo, al cocinar la carne). Además,

ciertas proteínas como α y β lactoglobulina bovina y la proteína de soja que causan efectos hipoalergénicos son inactivadas con el tratamiento térmico, también son inactivadas proteínas que producen off-flavors. Un problema del tratamiento térmico es que frecuentemente reduce el valor nutricional y produce pérdida de las propiedades funcionales de las proteínas. Por ejemplo, hay una disminución de la solubilidad, debido a que en la desnaturalización quedan expuestos los grupos hidrofóbicos. El tratamiento térmico produce cambios en los aminoácidos, como racemización, hidrólisis, desulfuración y deamidación. Algunos de estos cambios son irreversibles y producen compuestos tóxicos. La pasteurización es un método moderado de tratamiento térmico. También hay tratamientos térmicos más severos, que producen cambios irreversibles, por ejemplo la pirólisis (parrilla, horno, fuego directo).

2. Racemización de L a D, que lleva a pérdida de absorción de aa. Ocurre por hidrólisis en medio alcalino o en medio ácido. En medio alcalino, la abstracción del H del C aminoacídico da lugar a un carbanión que puede luego tomar un protón dando L ó D aa con igual probabilidad.

3. Desulfuración, se pierde H2S por calentamiento. Ocurre por la descomposición de aa azufrados. Ej: calentar leche o huevo duro.

4. Deamidación, que puede dar compuestos tóxicos o parcialmente tóxicos.

5. Hidrólisis. Según el grado de hidrólisis cambian propiedades funcionales como la solubilidad, la formación de espumas y la capacidad emulsificante. La hidrólisis puede ser ácida o enzimática. Se usa materia prima vegetal de bajo costo. Si la hidrólisis es ácida hay que neutralizar luego con base. En el método enzimático se logra mayor selectividad y además no se necesita neutralizar posteriormente.

6. Entrecruzamiento de proteínas (cross-linking): La hidrólisis de un L-aa en medio alcalino y alta temperatura conduce a la formación de dehidroalanina (DHA) y un D-aa. DHA es un compuesto muy reactivo, reacciona con grupos nucleofílicos como el amino ε de Lis, y con los grupos tiol de aa azufrados

formando uniones covalentes entre cadenas proteicas. De esta manera, bloquea los aa esenciales y hace a las proteínas menos digeribles pues las uniones covalentes dificultan la hidrólisis. Esta reacción ocurre a pH=7 si se realiza un tratamiento térmico severo. En el tratamiento alcalino de proteínas (por ejemplo, en texturización) se usan condiciones suaves para evitar que ocurran estas reacciones. El agregado de amoníaco evita la formación de enlaces cruzados pues reacciona con DHA para formar amino alanina. Cis, Glc y bisulfito, al igual que la acetilación previa de Lis reducen la formación de lisinoalanina.

HN CH C

CH2R

HN

O

OH-HN C C

CH2R

HN

O

HN C C

CH2R

HN

O

HN CH C

CH2R

HN

OL

L + D

1/2H+

HN C C

CH2

HN

O

-R

Este último compuesto es DHA.

HNCHC

CH2

HN

O

HN CH C

CH2

HN

O

S

HN C C

CH2

HN

O

Cys

7. Oxidación. Ocurre en presencia de un agente oxidante y hν. En algunos alimentos se usan agentes oxidantes como bactericidas y detoxificantes (por ejemplo, peróxido de benzoílo y agua oxigenada en la leche). Además, durante el procesamiento del alimento pueden producirse agentes oxidantes endógenos (radicales libres formados durante la peroxidación de lípidos, durante la fotooxidación de riboflavina y clorofila y durante reacciones de pardeamiento no enzimático). Por último son agentes oxidantes los polifenoles presentes en ciertas plantas y que son oxidados a quinonas por oxígeno molecular. Los aa más sensibles son los azufrados (Cis y Met) y Trp. Les siguen His y Tir en menor grado. Los aa azufrados se oxidan a sulfóxidos, sulfonas o ácidos sulfónicos. Trp se oxida a Kynurenina, un compuesto carcinogénico. La oxidación reduce el valor nutricional del alimento.

8. Reacción de Maillard. Reacción entre grupos amino de proteínas y carbonilos de azúcares o compuestos provenientes de la oxidación de lípidos. Las proteínas aportan sus grupos amino à se bloquean los grupos amino. Es importante, pues Lis suele ser aa limitante en los alimentos. Uno de los productos de reacción es Cerilamida, cancerígeno. Se está trabajando en procesos para disminuir el contenido de Cerilamida. Para evitar la reacción de Maillard se hace pasteurización, congelamiento o tratamientos térmicos.

9. Otras reacciones: con lípidos, con polifenoles, con solventes halogenados, con nitritos, con sulfitos. A veces se agregan sulfitos para evitar otras reacciones.

Propiedades Funcionales de las Proteínas:

Las propiedades funcionales de las proteínas dependen de propiedades físicas y químicas tales como el tamaño, la forma, la composición y la secuencia aminoacídica, carga neta y distribución de carga, relación hidrofobicidad/ hidrofilicidad, estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, flexibilidad/ rigidez y la habilidad de interaccionar con otros componentes.

A) Propiedades Hidrodinámicas:

Se dividen en aquellas donde la interacción dominante es proteína-agua y aquellas donde la interacción dominante es proteína-proteína.

Las interacción proteína-agua está dada por enlaces tipo puente H, dipolo-dipolo, grupos ionizados de cadenas laterales, fuerza iónica y por la conformación de la proteína. Estas interacciones afectan a las propiedades de:

1) Absorción de agua. 2) Retención de agua. 3) Hinchamiento. Mantiene características de textura. 4) Adhesión. Capacidad de unirse a otros componentes (capturan flavor). 5) Dispersabilidad. 6) Solubilidad. En general, depende del

pH. La solubilidad proteica es la capacidad de una proteína de pasar a un estado disperso (jugos, caldos, sopas) en el cual no haya sedimentación frente a una fuerza centrífuga. En general las proteínas se tienen como una dispersión, no suelen dar soluciones límpidas.

7) Viscosidad.

Para una proteína seca, las interacciones proteína-agua involucran: a. Adsorción de agua vía unión sitio polar. b. Adsorción de agua multicapa. c. Condensación de agua líquida. d. Hinchamiento. Da lugar a partículas insolubles hinchadas y a una

solución (solvatación – dispersión).

Las interacciones proteína-proteína, afectan las propiedades de:

1) Formación de fibras (texturización). Consiste en la transformación de proteínas globulares en proteínas fibrosas. Las cadenas polipeptídicas se despliegan por la ruptura de uniones intra e intermoleculares. Como material de partida se usan materiales de origen vegetal, baratos. Por ejemplo, se realiza con harina y con soja y se obtienen proteínas con consistencia cárnica. El kanikama es un producto texturizado. Dos métodos de texturización son:

o Hilado: Se parte de una solución acuosa concentrada de proteína (10-40%) o de

un aislado proteico (90%) y se ajusta el pH a 10, produciéndose el desenrollado y la disociación de las cadenas polipeptídicas. La solución concentrada se hace pasar a presión por un plato con muchas perforaciones, las proteínas se extienden y se alinean en forma paralela formando filamentos. Los filamentos van cayendo en baño de ácido con NaCl (para salting out). Esto produce la coagulación de las proteínas (disminuye la solubilidad). Los filamentos interaccionan mediante pte H, S-S e interacciones iónicas y forman una fibra hidratada. Se saca luego del baño ácido, se agregan ligantes (gelatina, clara de huevo, polisacáridos, gelificantes) y compuestos que dan sabor y colorantes. Este producto se corta en trozos o se puede comprimir, se obtienen productos con características de más hilaridad como la carne.

o Extrusión: Una mezcla hidratada de proteínas con polisacáridos se pasa por un extrusor, sometido a alta temperatura (150-200ºC) y a alta presión. Por el movimiento del tornillo se orientan las moléculas y las proteínas se alinean formando fibras. Por la boquilla, que puede tener distintas formas, sale un cuchillo que corta a medida lo que sale. De la alta presión dentro del extrusor sale a presión atmosférica, por lo que se produce una vaporización tipo flash. Los trozos salen secos, y quedan poros donde estaba el agua. Si se los hidrata, se obtienen características tipo carne.

2) Formación de masas. Propiedad que tienen solamente las proteínas insolubles del trigo (proteínas del gluten). Cuando las proteínas del gluten se conjugan con agua, cambia el volumen y se forman poros. La formación de masas es importante en productos panificables porque se puede estirar, se puede controlar la porosidad y la retención de CO2.

3) Gelificación. Es el proceso de agregación de proteínas desnaturalizadas para formar una red proteica ordenada. Esta propiedad es fundamental en la elaboración de muchos alimentos, entre ellos diversos productos lácteos, clara de huevo coagulada, geles de gelatina, varias proteínas vegetales texturizadas por extrusión o hilado y masas panarias. Generalmente, la formación del gel requiere tratamiento térmico, con frecuencia, seguido de enfriamiento y puede verse favorecida por una ligera acidificación. Sin embargo, algunas proteínas pueden formar geles sin ser sometidas a tratamiento térmico, bajo el efecto de una hidrólisis enzimática muy limitada (miscelas de caseína, clara de huevo y fibrina), la simple adición de iones Ca (miscelas de caseína), o la alcalinización seguida de ajuste de pH hasta valores neutros o al PI. Aunque la mayor parte de los geles se producen a partir de soluciones proteicas, también se pueden formar a partir de disoluciones de proteínas insolubles, o de solubilidad escasa, en medios acuosos o en disoluciones salinas (colágeno). Los estudios indican que es necesario que la proteína se desnaturalice antes de la interacción y agregación ordenada proteína-proteína. Esto explica por qué, por ejemplo, los purificados de proteína de soja previamente desnaturalizados por calor pueden formar geles sin necesidad de un nuevo tratamiento térmico. En la formación de redes proteicas las fuerzas atractivas implicadas son: interacciones hidrofóbicas y electrostáticas (como los puentes de Ca), puentes de hidrógeno y enlaces S-S. El establecimiento de enlaces cruzados covalentes (puentes S-S), suele conducir a la formación de geles irreversibles por calentamiento, como ocurre con los de ovalbúmina. En cambio, los geles de gelatina, que están estabilizados principalmente por puentes de hidrógeno, funden cuando se calientan pudiendo repetirse varias veces el ciclo gelificación-fusión. Muchos geles ofrecen estructuras muy abiertas e hidratadas, con más de 10g de agua por cada gramo de proteína. La mayor parte del agua en los geles se encuentra como libre (no ligada), pero está físicamente inmovilizada y no puede ser expulsada por estrujamiento. El rango de pH en el cual se lleva a cabo la gelificación aumenta con la concentración proteica, lo que indica que la formación de numerosos enlaces hidrofóbicos y disulfuro, a concentraciones proteicas altas, puede compensar la repulsión electrostática inducida por las elevadas cargas netas de las moléculas proteicas a pHs alejados del PI. Las proteínas con porcentajes molares de aa hidrofóbicos altos (ovalbúmina), suelen exhibir un intervalo de pH de gelificación que es dependiente de la concentración proteica, en tanto que aquellas otras con un porcentaje molar de aa hidrófobos bajo, como la gelatina (colágeno), no sufren modificación alguna del intervalo de pH de gelificación con la concentración proteica. Basándose en estas diferencias de comportamiento, se ha sugerido una clasificación de las proteínas y los geles que forman bajo la acción del calor:

§ Grupo A: Constituido por proteínas, como la ovalbúmina, que precipitan bajo la

acción del calor a concentraciones bajas y que dan geles opacos, a concentraciones elevadas.

§ Grupo B: Formado por proteínas, como la gelatina, que a concentraciones altas dan geles claros y termorreversibles.

4) Precipitación

B) Propiedades Ligadas a las Características de Superficie:

Las características superficiales de las proteínas determinan las propiedades de:

1) Capacidad de formación de espumas. Para formar espuma se requiere incorporar aire y entregar energía mecánica (batido). Este fenómeno ocurre por ejemplo cuando se bate la clara de huevo. Una espuma es una dispersión de burbujas de gas en una fase continua que puede ser líquida o semisólida (por ejemplo en el caso de la miga de pan), donde hay una gran superficie de líquido y un tensioactivo soluble que se ubica de manera de bajar la tensión superficial. Si se vuelve a poner en el freezer un helado que se derritió, queda más duro, pues perdió el aire que se había incorporado al batirlo.

2) Capacidad de formación de emulsiones. Las proteínas con estructura globular actúan como emulsificantes, pues se estiran y se ubican en la zona de la interfaz de forma tal que sus grupos no polares apuntan hacia la fase no acuosa y los polares hacia la fase acuosa. De esta manera, contribuyen a bajar la tensión superficial. Para ser tensioactivas las proteínas deben ser globulares, flexibles y poseer un balance adecuado de grupos hidrofílicos y hidrofóbicos. Hay veces que se agregan proteínas a los alimentos con este fin: gelatina, caseínas, proteínas de soja.

3) Propiedades relacionadas con la tensión interfacial.

Las proteínas también imparten cuerpo, suavidad, luminosidad y dispersan las características de los gustos en el alimento. Ejemplos: mousse, merengue, crema batida, pan.

Función Mecanismo Alimento Tipo de Proteína Solubilidad Hidrofilia Bebidas Suero lácteo Viscosidad Fijación de agua, tamaño y

forma hidrodinámica Sopas, caldos, aderezos para ensalada, postres

Gelatina

Fijación de Agua

Puentes H, hidratación iónica

Salchichas, bizcochos y pan

Musculares y del huevo

Gelificación Atrapamiento e inmovilización de agua, formación de una red 3D

Carnes, geles, bizcochos y queso

Musculares, del huevo y lácteas

Cohesión-adhesión

Interacciones hidrofóbicas e iónicas y pte H

Carnes, salchichas, pastas, productos horneados

Musculares, del huevo y del lacto suero

Elasticidad Interacciones hidrofóbicas y pte S-S

Carnes, productos horneados

Musculares, de cereales

Emulsión Adsorción y formación de película en la interfase

Salchichas, sopas, bizcochos, aderezos

Musculares, del huevo y lácteas

Formación de espuma

Adsorción en la interfase y formación de película

Batidos ornamentales, helados, bizcochos, postres

Lácteas y del huevo

Fijación de grasa y flavores

Interacciones hidrofóbicas, atrapamiento

Productos horneados pobres en grasa, buñuelos

Lácteas, del huevo y de los cereales

5. Enzimas

Las enzimas son proteínas con actividad catalítica. Las reacciones catalizadas por enzimas se verifican en el organismo y también en muchos alimentos, y pueden influir positiva o negativamente sobre su calidad. Ejemplos de efectos beneficiosos son las reacciones enzimáticas endógenas que llevan a la maduración de frutas, a la tiernización natural en carnes y a la elaboración de pan. Los efectos perjudiciales están vinculados a reacciones de alteración, envejecimiento de vegetales, oxidación de lípidos, proteólisis inadecuadas y pardeo enzimático.

Hay enzimas propias del alimento (endógenas), provenientes de microorganismos o agregadas para su uso en los procesos tecnológicos. Las enzimas endógenas no siempre presentan actividad, ya sea porque no se encuentran en las condiciones adecuadas o porque se encuentran separadas en células o tejidos de sus sustratos.

Algunas enzimas pueden utilizarse como indicadores de tratamientos adecuados, por ejemplo control de pasteurización de la leche con la fosfatasa alcalina, escaldado correcto en vegetales con peroxidasa y catalasa.

Los preparados enzimáticos se utilizan para el análisis de los componentes de los alimentos y para la preparación industrial de los mismos. Las fuentes de obtención de preparados enzimáticos pueden ser de origen animal, vegetal y microbiana (bacterias, hongos, levaduras y organismos genéticamente modificados).

Las enzimas fueron clasificadas por la Unión Internacional de Bioquímica en 6 clases de acuerdo al tipo de reacción catalizada:

I-oxidorreductasas

Catalizan reacciones de oxidorreducción, es decir, transferencia de H o e- de un sustrato a otro. Comprende a Polifenoloxidasa, Ascórbico Oxidasa, Lipooxigenasa, Glucosa Oxidasa y Catalasa.

II - transferasas Catalizan la transferencia de un grupo químico (distinto del hidrógeno) de un sustrato a otro.

III - hidrolasas

Catalizan las reacciones de hidrólisis. Comprende a las Carbohidratasas (invertasas, amilasas, lactasas, pectolíticas, celulasa y hemicelulasa), las Proteasas (elastasa, papaina, chymopapaina, ficina, bromelina, proteasas bacterianas, pepsina, renina, colagenasa) y las Lipasas.

IV - liasas Catalizan reacciones de ruptura o unión de sustratos V - isomerasas Catalizan la interconversión de isómeros. VI - ligasas

Catalizan la unión de dos sustratos con hidrólisis simultánea de un nucleótido trifosfato (ej: ATP)

Cada clase comprende a su vez subclases que agrupan los enzimas según el tipo de reacción de acuerdo por ejemplo al dador de electrones en las reacciones de oxido-reducción, o según el grupo funcional que es transferido por las transferasas o hidrolizado por las hidrolasas. A su vez, cada subclase contiene sub-subclases de acuerdo al aceptor por ejemplo en las oxidorreductasas que tomen los electrones cedidos por los dadores.

Por ejemplo, la enzima ascórbico-oxidasa se llama EC 1.10.3.3

Oxidoreductasas:

1) Polifenoloxidasa. En la mayoría de los alimentos causa alteraciones (reacción de pardeo enzimático).

2) Ascórbico oxidasa. Es indeseable porque implica destrucción de vitamina C con pérdida de valor nutritivo.

3) Lipooxigenasa. Se utiliza para blanqueo de harinas, mejora en la reología de la masa de pan y desarrollo de aromas en algunos quesos.

4) Glucosa oxidasa. Producida por diversas cepas de hongos de los géneros Aspergillus y Penicillium, cataliza la oxidación de glucosa con consumo de oxígeno, por lo que puede servir para eliminar Glc y O2 en un alimento. Se la utiliza en la obtención de huevo en polvo para eliminar glc ya que ésta en presencia de proteínas, daría lugar a la reacción de Maillard, que lleva a coloraciones pardas y desmejora las propiedades de batido. Es utilizada además para sacar O2 en sistemas de envase impermeables, puede alargar la conservación de jugos cítricos, cerveza y vino, inhibiendo reacciones oxidativas tales como oxidación de lípidos y degradación de compuestos del aroma por ejemplo.

5) Catalasa. Tiene importancia como enzima auxiliar para la destrucción de H2O2. Se la usa en combinación con Glucosa oxidasa para destruir el agua oxigenada que se produce en la reacción catalizada por esta última.

Hidrolasas: 1) Carbohidratasas.

a) Invertasas: Por ejemplo, β-D-fructofuranosidasa, que hidroliza sacarosa en glucosa y fructosa à es usada para obtención de azúcar invertido.

b) Amilasas: α-amilasa es una endoenzima que actúa en forma random hidrolizando uniones α 1,4- glucosa. β-amilasa es una exoenxima que actúa en forma ordenada

desde el extremo reductor liberando maltosa e hidroliza uniones α 1,4- glucosa. Glucoamilasa hidroliza uniones α 1,4- y α 1,6- glucosa. Pululanasa (isoamilasa).

c) Lactasas: β-D-galactosidasa es usada para la obtención de leche delactosada, α-D-galactosidasa hidroliza azúcares de la familia de rafinosa.

d) Pectolíticas: Se utilizan para clarificación de jugos de frutas y hortalizas y para obtener mayores rendimientos en los mismos.

e) Celulasas y Hemicelulasas: Son usadas en tiernización de vegetales.

2) Proteasas. Pueden tener distintos orígenes: animales (pepsina, renina, colagenasa), vegetales (papaína –de la papaya, bromelina –del ananá, ficina –de higos), bacterianas y fúngicas. Las proteasas se usan:

Ø en harinas, para hidrolizar parcialmente el gluten y obtener masa y pan de textura más blanda.

Ø en la elaboración de quesos el uso de quimosina o de cuajo lleva a la formación del coágulo.

Ø algunas proteasas son usadas para tiernización de carnes. Ø obtención de hidrolizados proteicos que se utilizan como exaltadores de sabor.

Propiedades Funcionales de las enzimas:

1) Acción Sobre el Color:

Enzima Indeseable Deseable Polifenoloxidasa Frutos (marrón) Te, Café, Cacao

Clorofilasa Vegetales Verdes (Degrada

Clorofila) Maduración de Frutos Rojos, amarillos, etc.

Oscurece el te y el mate.

Lipoxigenasa Destrucción de carotenos Blanqueo de Harinas por destrucción de

carotenos

2) Acción Sobre la Textura:

Enzima Indeseable Deseable

Amilasas Degradación de almidón en

cereales y tubérculos Panadería, Jarabes de Glucosa,

Modificación de almidones. Invertasa - Confitería, Evitar Cristalización

Pectinasa Frutos no procesados (Llevan a

la degradación de sustancias pécticas)

Clarificación de Jugos, maduración, reducción de viscosidad en purés y

concentrados de fruta Celulasas y

Hemicelulasas -

Tiernizar vegetales, remoción de cáscaras de soja

Proteasas Pérdida de viscosidad de la

gelatina Tiernización de carnes, elaboración de

quesos (actúan sobre la caseína)

3) Acción sobre el Flavor:

Enzima Indeseable Deseable

Lipoxigenasa Off flavors en arvejas, maíz, rancidez en

semillas Flavor a Fruta Madura por oxidación

de lípidos Cistinliasa Off flavors en broccoli, coliflor -

Lipasa Rancidez en manteca En quesos forman AG Proteasas Amargor Quesos

4) Acción sobre la calidad Nutricional:

Enzima Efectos (indeseables) Ác. Ascórbico

Oxidasa Oxidación de vitamina C

Lipoxigenasa Oxidación de ácidos grasos esenciales. Disminución de carotenoides,

tocoferoles Polifenoloxidasa Pérdida de lisina disponible

Tiaminasa Destrucción de la Tiamina (Vit. B1)

Glucosa Oxidasa Evita pardeo en huevo en polvo, disminución de oxidación de lípidos en

mayonesa.

Enzimas Inmovilizadas:

Las enzimas en forma soluble pueden ser utilizadas generalmente una sola vez y además deben inactivarse en el alimento. Es más ventajoso usar enzimas inmovilizadas pues se pueden reutilizar, disminuyen el costo total y permiten obtener un producto libre de enzima.

La inmovilización se lleva a cabo por unión covalente a soportes insolubles (metal, vidrio, cerámica, celulosa, sephadex, nylon), adsorción sobre una matriz insoluble por distintos tipos de uniones (la enzima puede formar enlaces cruzados con la matriz luego de adsorbida), encerrado en una matriz de un gel (poliacrilamida, agar sephadex) o por suspensión de partículas de enzimas insolubles en solventes orgánicos inmiscibles.

Esto es utilizado para las enzimas empleadas en hidrólisis de almidón, clarificación de jugos, hidrólisis proteicas, entre otros procesos.

Pardeamiento Enzimático:

Es la transformación enzimática (en las primeras etapas) de compuestos fenólicos en polímeros llamados melaninas, de color pardo o negro. Estas reacciones se caracterizan por una rápida aparición de color y requieren presencia de O2, catálisis enzimática por polifenoloxidasas y presencia de Cu2+ como grupo prostético. Ocurren tanto en tejidos vegetales como animales pero salvo en crustáceos, tienen mayor importancia en alimentos de origen vegetal.

Las polifenoloxidasas endógenas catalizan la producción de quinonas a partir de compuestos fenólicos. Estas quinonas sufren luego reacciones de condensación y polimerización por vía no enzimática para dar los pigmentos poliméricos.

OH

R

OH

R

OH

O

O

R

fenoles(incoloros)

Ortodifenoles(Incoloros)

Ortoquinonas(Coloreadas)

Polímeros Coloreados

hidroxilaciónenzimática

PPO oxidaciónenzimática

PPO

Económicamente produce pérdidas considerables en frutas y hortalizas tropicales. Plantea problemas importantes de coloraciones en particular cuando los tejidos son alterados o dañados ya sea por golpes o manipuleo inadecuado o durante el procesado cuando se realiza pelado, cortado, triturado para la elaboración de jugos, congelación, deshidratación; ya que los sustratos naturales fenólicos suelen estar separados de las enzimas en el tejido intacto (compartimentalización enzima/sustrato).

Se producen coloraciones indeseables en manzanas, bananas, papas, peras, champiñones, duraznos, damascos, lechuga entre otros. Pero no siempre provoca un efecto indeseable; se busca un ligero pardeamiento en la maduración de dátiles y es necesario para el desarrollo del color y sabor adecuados en el té y el cacao.

Las polifenoloxidasas catalizan 2 reacciones (ambas requieren O2 como co-sustrato):

1) Hidroxilación de la posición o al grupo OH del sustrato fenólico (actividad de monofenol oxidasa). La velocidad de reacción es baja. En animales, se la denomina Tirosinasa, ya que la L-tirosina es el principal monofenol presente. En vegetales se la denomina Cresolasa, por ser el Cresol el sustrato más común. La abundancia de compuestos fenólicos en vegetales es la probable razón para llamarla polifenoloxidasa.

La enzima también cataliza la reacción de aminas aromáticas y o-aminofenoles, que son estructuralmente muy similares a los mono y difenoles.

2) Oxidación de difenol a o-benzoquinonas (actividad de difenol oxidasa). La velocidad de reacción es muy alta.

Ejemplo con Tirosina como sustrato:

La lacasa es un tipo de polifenoloxidasa, que tiene la capacidad única de oxidar los p-difenoles a quinonas.

La composición de los compuestos fenólicos de frutas varía con la especie, el cultivo, el grado de madurez, las condiciones del entorno de crecimiento y del almacenamiento. Catequinas, ésteres del ác. cinámico, 3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA) y la tirosina son los sustratos naturales más importantes de la polifenoloxidasa en frutas y vegetales.

Alimento Sustratos manzana ác .clorogénico (fresca), catecol, catequina (piel),ác. cafeico, ác. .3,4-

dihidroxibenzoico, dopa,p-cresol,4-metilcatecol, leucocianidina, ac.p-cumárico, glicósidos flavonoles

durazno ác. clorogénico, ác. cafeico, 4-metilcatecol, catequina,epicatequina,ác. gálico, dopamina, pyrogalol, flavonoles, ácido p-cumárico y derivados

papa ác. clorogénico, ác.cafeico, catecol, dopa, p-cresol, ác. p-hydroxifenilpropiónico pera ác. clorogénico, p-cresol, catecol, catequina, ác.cafeico, dopa, ác. 3,4-

dihidroxibenzoico hongos tirosina, adrenalina, catecol,dopa, dopamina, noradrenalina

camarones, langosta

tirosina

lechuga tirosina, ác.cafeico, ác.clorogénico y derivados granos de café ác. clorogénico, ác.cafeico

cacao catequinas, leucoantocianidinas, taninos complejos, antocianinas té flavanoles, catequinas, taninos, ác.cinámico y derivados

banana Dopamina, leucocianidina

La velocidad de la reacción de pardeo enzimático en frutas y vegetales depende de la cantidad de polifenoloxidasas del tejido, pH, temperatura y disponibilidad de oxígeno dentro del tejido y del daño celular (que pone en contacto los sustratos fenólicos que se hallan en las vacuolas de las células con las enzimas en el citoplasma). Las formas de inhibición se basan en eliminar uno o más de los factores necesarios para que ocurra la reacción : oxígeno, enzimas, cobre o sustrato.

i) La eliminación de oxígeno de la superficie cortada de frutas y hortalizas retarda mucho la reacción, pero como la velocidad de la reacción es muy rápida en presencia de oxígeno, es conveniente la exclusión del mismo del interior del tejido, lo cual es posible por inmersión en soluciones azucaradas o salinas, de acuerdo al tipo de alimento. Puede también eliminarse en atmósfera inerte o vacío.

ii) El cobre puede eliminarse mediante el uso de agentes quelantes (en general se usa EDTA en combinación con otros tratamientos químicos).

iii) Inactivación de las polifenoloxidasas por tratamientos térmicos como el escaldado, que es muy efectivo para frutas y vegetales que van congelarse o envasarse. No son aplicables para el almacenamiento de productos frescos.

En el escaldado se aplican temperaturas de acuerdo a la termoestabilidad de la enzima a ser inactivada y a la naturaleza del alimento. Por lo general la exposición de las polifenoloxidasas a temperaturas en el rango de 70-90 oC resulta en la destrucción de su actividad catalítica.

El escaldado tiene desventajas nutricionales como la pérdida de vitaminas, minerales, flavor, color, HdC y otros productos solubles y técnicamente los problemas de desechos. Los alimentos escaldados que van a ser congelados requieren una etapa de enfriamiento previa al mismo, si esta se lleva a cabo por inmersión en agua fría produce más pérdidas por solubilidad.

iv) Una modificación química de los sustratos fenólicos tales como ác. clorogénico, catecol, catequina, ác. cafeico y tirosina previene la oxidación, por ejemplo esterificando los grupos hidroxilo, pero esto es poco práctico. Se pueden usar variedades con menor cantidad de sustratos o de menor reactividad.

v) Se pueden usar sustancias químicas que reaccionan con los productos de la actividad de la polifenoloxidasa e inhiben la formación de los compuestos coloreados producidos en las etapas no enzimáticas de la formación de pigmentos.

- Acidulantes: Se utilizan para mantener el pH por debajo del necesario para la actividad enzimática, en general se los combina con otros agentes que inhiban el pardeo. Los más utilizados son ácido cítrico, málico y fosfórico. El ácido cítrico 0,5-2% (m/v) se suele usar en combinación con ácido ascórbico, ácido eritórbico o sus sales neutras. El ácido cítrico no sólo tiene un efecto inhibitorio por descenso de pH sino también quelando al cobre.

- Agentes reductores: Pueden actuar reduciendo las o-quinonas a difenoles (no tienen color) o reaccionando en forma irreversible con ellas formando productos estables. Los sulfitos son los más utilizados, incluyen los compuestos que liberan SO2 en las condiciones de su uso: SO2 , SO3

2-: HSO3-: S2O5

2-. El ácido ascórbico es un reductor moderadamente fuerte que reduce o-quinonas, pero pasa irreversiblemente a ácido dehidroascórbico y una vez que desaparece del medio se termina el efecto inhibidor. Son más estables derivados como el ácido eritórbico y sus sales o los ésteres fosfórico del ácido ascórbico.

vi) Refrigeración: un descenso de temperatura ocasiona un descenso en la velocidad de reacción, a bajas temperaturas la energía cinética de las moléculas reactantes poseen una movilidad muy reducida y por lo tanto disminuyen las colisiones efectivas necesarias para la formación de los complejos enzima-sustrato y sus productos.

Las refrigeración es efectiva en el descenso de la actividad enzimática durante la preservación, almacenamiento, distribución y mantenimiento de frutas, vegetales y crustáceos.

vii) Modificación de la actividad acuosa: al bajar la aw se reduce la velocidad de las reacciones enzimáticas.

6. Pardeamiento no Enzimático

Son las reacciones de pardeamiento más importantes. No necesitan estructura celular, se aceleran con la temperatura, y son las causantes de la mayoría de los colores amarillos - marrones. Ejemplos: flan, pan, caramelos, dulce de leche, tortilla, papas fritas, medialunas, coca cola y café.

Las hay de dos grupos: Reacción de Maillard y Caramelización.

1- Reacción de Maillard:

En 1908, Ling descubre que el color de la cerveza se debe a una reacción entre HdC y enzimas. Estas reacciones fueron explicadas por Louis Camille Maillard en 1912. Es una serie de reacciones, algunas ocurren en forma consecutiva otras en forma paralela.

La reacción de Maillard tiene tres etapas:

a- Reacciones Tempranas:

En primer lugar se forma una base de Schiff a partir de la condensación de un grupo carbonilo y un grupo amino:

R-C=O + R-NH2 à RC=N-R + H2O

Los carbonilos provienen de azúcares reductores (ej: dulce de leche) o de lípidos oxidados (ej: papas fritas). Los grupos amino son aportados por proteínas o aminoácidos libres (no son comunes pero hay cierta cantidad en vegetales). En el caso de las proteínas, los aminos disponibles son el amino terminal y el amino ε de Lis. Como Lis es un aa esencial y suele ser deficitario en los alimentos, esta reacción provoca pérdida de valor nutricional del alimento pues baja la biodisponibilidad de Lis. Luego hay reordenamientos hasta dar el compuesto de Amadori, muy estable.

El compuesto (a) es una base de Schiff, (b) es una glicosamina y (c) se denomina Compuesto de Amadori.

Esta etapa ocurre a temperatura ambiente, aunque en forma lenta y no produce cambios visibles en el alimento.

b- Reacciones Avanzadas:

Los intermediarios de reacción son las reductonas, compuestos bicarbonílicos, altamente reactivos. Estos compuestos se reordenan formando heterociclos: pirazinas, lactonas, maltol e isomaltol por ejemplo. Estos compuestos son altamente volátiles y por lo tanto contribuyen al aroma. Otro producto es el ácido fórmico. Las reacciones que ocurren en esta etapa dependen del pH: rupturas del compuesto de Amadori, deshidrataciones, degradación de Strecker (degradación de aa que da aldehídos que contribuyen al aroma, amoníaco y CO2), formación de pirazinas.

c- Reacciones Finales:

Son polimerizaciones, se forman polímeros pardos llamados melanoidinas. Además del cambio en el color, dan cambios en la textura del alimento, por ejemplo, el aumento de la viscosidad en el dulce de leche y el aumento de la dureza en papas fritas y pan.

Principales Consecuencias de la Reacción de Maillard:

Las consecuencias deseables de la reacción de Maillard son la obtención de flavores, colores y texturas deseados y la formación de antioxidantes.

Las consecuencias indeseables de la reacción de Maillard son la pérdida de flavores, y colores que se deseaban conservar, la pérdida de valor nutricional del alimento, disminución en la solubilidad de proteínas y la formación potencial de compuestos tóxicos y mutagénicos a muy altas temperaturas.

Tratamiento Pérdida de Lys Leche Pasteurizada 0-2% Leche Esterilizada 0,2-15% Leche evaporada 12-20% Leche en Polvo 0-7%

Leche en Polvo (lac hidrolizada, para los intolerantes a la lac) 10-60% Los monosacáridos reaccionan más rápido que los disacáridos, por eso la pérdida de Lis en la leche hidrolizada es tan alta. Factores que afectan la Reacción:

Los factores principales que afectan la reacción son:

a- Aumentar la temperatura aumenta la velocidad de la reacción à k= k0 e –(Ea/RT)

b- La velocidad es máxima a aw intermedias. Cuando la actividad acuosa es baja, no hay agua que actúe como solvente y cuando es alta hay un efecto de dilución y un efecto de acción de masas, puesto que el agua es producto de las deshidrataciones.

c- Naturaleza del azúcar: El azúcar da reacción de Maillard a través de su forma de cadena abierta, que es la que está en menor porcentaje a las concentraciones de equilibrio. De ese modo, los azúcares de estructura cerrada más inestable suelen dar reacciones de Maillard más rápidas. Por eso las pentosas son más reactivas que las hexosas, y ambas son más reactivas que los disacáridos reductores. Dentro de las hexosas, las aldosas reaccionan más rápido que las cetosas.

d- pH: La reacción implica la condensación de un carbonilo con un amino. Si ese amino está protonado entonces reacciona lento o no reacciona. Esto genera que un pH alcalino favorezca la reacción. Además, el pH alcalino favorece la apertura de la cadena de los azúcares, lo cual también acelera la reacción.

Por ejemplo, para favorecer la reacción de Maillard en la preparación de dulce de leche (caseína + lactosa) se agrega bicarbonato (en forma continua, ya que el pH va disminuyendo durante el curso de la reacción) y se reemplaza la sacarosa por glc. En el caso de la leche condensada se busca desfavorecer la reacción de Maillard y para ello se trabaja a presión reducida para que no haya que elevar tanto la temperatura para evaporar el agua.

El pan se dora por fuera y no por dentro porque la temperatura externa es la del horno (250ºC) mientras que la interna es de 100ºC aproximadamente. Los azúcares en este

caso provienen de la descomposición de almidón de la harina. En el caso del huevo frito, la fuente de carbonilos son los lípidos oxidados del aceite y la proteína es la albúmina.

La reacción de Maillard ocurre en el organismo en la diabetes, produce cataratas por glicosilación de proteínas en la retina, glicosilación de hemoglobina y pérdida de elasticidad en tejido conectivo.

2- Caramelización:

La caramelización es menos común en alimentos. En esta reacción también se producen pigmentos marrones y flavores, pero en este caso sólo participan azúcares (reductores o no reductores). Involucra reacciones de isomerización, deshidratación y oxidación.

La caramelización es importante sólo en alimentos con bajo contenido de agua y alta cantidad de azúcar. Además, no ocurre a temperatura ambiente, requiere T>80ºC. Por eso, la humedad en azúcares se determina a (60-65)ºC, para evitar la caramelización. Cuando hay posibilidad de que ocurran las reacciones de Maillard y de caramelización, a bajas T ocurre Maillard, mientras que a altas T ocurren ambas.

Ejemplos: caramelo, caramelo como aditivo en coca-cola, cerveza negra.

7. Lípidos

Funciones:

I. Fuente de energía: lípidos de almacenamiento (tejido adiposo). Es la forma más concentrada de energía en los alimentos (9Kcal/g). En vegetales, los lípidos de reserva se encuentran en las semillas.

II. Transporte de sustancias lipofílicas, ej: vitaminas liposolubles (A,D,E,K).

III. Componentes de membranas celulares: lípidos estructurales (más insaturados que los de tejido adiposo). Su composición no depende de la dieta del animal, como sí ocurre con los lípidos del tejido adiposo.

IV. Precursores de Hormonas: Esteroides.

V. Fuente de ácidos grasos esenciales para animales, presentes en vegetales.

VI. Sensación de saciedad: Retardan el tiempo de vaciado del estómago.

Características:

Los lípidos incluyen una gran variedad de compuestos que lo único que tienen en común es la hidrofobicidad. Se encuentran en todos los alimentos. En general, a menor contenido de agua en el alimento, mayor es el contenido lipídico.

Alimento % lípidos Leche 3-5

Queso gruyere 32 Semilla de girasol 45

Semilla de soja 20 Almendras y otros frutos secos 54 Frutas y verduras salvo Palta 0,5

Palta 20 Mayonesa 80 Manteca 84

Maní (el de aceite) 45 Yema 32

Cereales 0,5 Pescados magros 0,5 Carnes Magras <5

Pescados grasos 20 Se los clasifica en: 1) Lípidos Simples: unión éster

a. Acilgliceroles: Se hidrolizan en medio alcalino (saponificación) dando glicerol y sales de ácidos grasos.

i. TAG (triacilgliceroles): Simples y mixtos. Conforman el 99% de la composición de grasas y aceites comestibles. Tienen un carbono asimétrico.

ii. DAG (diacilgliceroles) iii. MAG (monoacilgliceroles): se encuentran en baja proporción,

provienen de la hidrólisis de DAG y TAG. b. Ésteres de Colesterol. c. Ceras: Son ésteres formados por ácidos grasos y alcoholes de cadena

larga. Se encuentran en las superficies de algunos frutos (dan el brillo a la manzana), en la ceras de abejas para impedir la entrada de agua al panal y en lana de ovejas.

2) Lípidos Compuestos: unión éster + otro tipo de unión.

a. Fosfolípidos: Son los únicos importantes en alimentos dentro de este grupo, sobre todo están presentes en leche y huevos. Son constituyentes de membranas debido a su estructura anfipática: poseen una cabeza

polar compuesta por un fosfato unido a un grupo nitrogenado (etanolamina, colina: fosfatidilcolina = lecitina) o a inositol o glicerol; y las cadenas carbonadas de los ácidos grasos que forman una cola no polar. Adoptan estructuras de tipo laminar o miscelar.

b. Gliceroglicolípidos: son constituyentes de membranas en cloroplastos y en tejidos neuronales. No se encuentran en alimentos.

c. Esfingolípidos: ceramidas, cerebrósidos, gangliósidos y esfingomielinas. Se encuentran en muy baja concentración.

3) Lípidos Derivados: no poseen unión éster. Poseen estructuras diversas.

a. Ácidos Grasos Libres: Se forman por hidrólisis de TAG, DAG y MAG. b. Alcoholes de cadena larga (por hidrólisis de ceras),esteroles y vitamina A c. Hidrocarburos: escualeno, carotenoides y terpenos en general. d. Vitaminas D, E y K.

La vitamina E en estado natural tiene ocho isómeros, cuatro tocoferoles y cuatro tocotrienoles. Existen formas α, β, γ y δ. y se determina por el número de grupos metílicos en el anillo cromático. Cada una de las formas tiene su propia actividad biológica, la actividad vitamínica predomina en α-tocoferol mientras que la actividad de antioxidante predomina en los tocotrienoles.

Características de los ácidos grasos:

Los ácidos grasos presentes en los alimentos poseen número par de átomos de C, debido a que su biosíntesis involucra a Acetil-CoA como unidad. La longitud de cadena de los ácidos grasos va desde 4 a 28 C, siendo los de 16 y 18 C los más abundantes. En la manteca los ácidos grasos son de cadena corta mientras que en el pescado son de cadena larga.

Las cadenas pueden estar saturadas e insaturadas. Dentro de las insaturadas, lo más común es que haya 1 ó 2 dobles enlaces, aunque en aceite de soja hay 3 y 6 en pescados. Los dobles enlaces son cis excepto en la grasa láctica en la que hay un 4% de grasas trans y en aceites sometidos a deshidrogenación para aumentar su punto de fusión en los que llega al 40%. Las grasas trans se comportan como las grasas saturadas en el sentido de que no producen un “doblez” en la cadena. Si aumenta su concentración en el organismo aumenta la concentración de LDL y estos aumenta la probabilidad de enfermedades cardiovasculares, por eso no se recomienda consumirlas. Puede haber poliinsaturaciones también, suelen ser de tipo 1 , 4; nunca están conjugadas.

Los ácidos grasos suelen ser lineales pero existen ramificados.

Las fuerzas de atracción entre ácidos grasos son de VdW . Los TAG se acomodan en forma de sillas apiladas para maximizar las interacciones. Sin hay insaturaciones cis, hay menor interacción porque las cadenas se abren y se separan. La fuerza de las interacciones varía según las insaturaciones (cantidad, cis o trans) y la longitud de cadena (a mayor peso molecular, mayor es la interacción).

Algunos ácidos grasos:

Nomenclatura w# : # es la posición en la que se encuentra el último doble enlace contando desde el extremo de la cadena carbonada.

Se define la composición acídica como el porcentaje de cada ácido graso en la grasa. La composición glicerídica es el porcentaje de cada TAG en la grasa. Ambas influyen en las propiedades de la misma. No existen todas las combinaciones posibles de TAG, hay algunas que son preferenciales.

Cada especie tiene una composición acídica determinada que depende de muchos factores. En el reino animal influyen la dieta (las enzimas requieren ácido pantoténico y biotina), la raza y la especie. En el reino vegetal, influye el tipo de semillas, la variedad y el clima.

Para humanos, son ácidos grasos esenciales:

ü Ácido Linoleico 18:2 (9,12) – w6: Mantenimiento de la integridad de la epidermis como barrera a la impermeabilidad del agua. Precursor de las prostaglandinas y leucotrienos. Fosfolípidos de membrana: hígado, riñón y músculo. Predominan en plantas terrestres.

ü Ácido α-linolénico 18:3 (9,12,15) – w3: En membranas de tejidos neuronales y retina. Predominan en fitoplancton. Los aceites de pescados son ricos en AG de la serie w-3 porque vienen del linolénico, que obtienen del fitoplancton que comen.

El ácido γ-linolénico 18:3 (6,9,12) es semiesencial pues se sintetiza a partir de un esencial. Los ácidos grasos esenciales son cruciales para el desarrollo normal fetal e infantil, su deficiencia produce trastornos. Se recomiendo consumir una proporción w6/w3 = 4 - 10.

Con respecto a los aspectos nutricionales se recomienda:

• Máximo: 30% calorías diarias • AG saturados: máximo 10% • AG monoinsaturados: mínimo 10% • AG poliinsaturados: máximo 10% • Colesterol: máximo 300 mg/día

Propiedades Físicas:

Las propiedades físicas están caracterizadas por índices: v Índice de Yodo (II): El ensayo consiste en el agregado de ClI, que se adiciona a

las dobles ligaduras, de manera que arroja un índice de dobles ligaduras. Se expresa como gramos de I2 por cada gramo de grasa. II(aceite de soja)=130, II(aceite vegetal)= 90.

v Índice de Saponificación: Está asociado al PM, por lo que da una idea de la correlación de las propiedades físicas con la longitud de cadena.

v Índice de Grasa Sólida.

Aquí estudiamos las determinadas por la composición acídica del alimento.

1) Viscosidad: La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir y es función del grado de empaquetamiento de los TAG. A mayor grado de interacciones entre las moléculas, mayor viscosidad. Por lo tanto, las bajas temperaturas, un aumento en la longitud de cadena y la ausencia de dobles ligaduras aumentan la viscosidad.

2) Índice de Refracción: El índice de refracción depende de la composición acídica, y aumenta con la longitud de cadena y con el número de dobles enlaces. Como correlaciona muy bien con II, se lo usa para seguir la hidrogenación de aceites.

3) Densidad: La densidad no varía mucho con el tipo de grasa o aceite: 0,9 - 0,93 g/mL. La densidad baja mucho al pasar de sólido a líquido, por eso se la usa para medir proporción sólido/ líquido.

4) Solubilidad: La solubilidad en solventes polares disminuye al aumentar la longitud de cadena y aumenta con el II. Son muy solubles en solventes orgánicos.

5) Punto de Fusión: El pF aumenta con la longitud de cadena y disminuye con el II (pF(oleico)=16,3ºC y pF(linoleico)=-5ºC). El PF de las grasas trans es mayor que el de las cis (en la forma cis ya no se pueden acomodar como sillas apiladas). En general, los lípidos son líquidos a temperatura ambiente y tienen pF muy bajos. Las grasas sólidas tienen menor II que las líquidas, pues suelen ser saturadas y por lo tanto tienen pF elevados.

Como las grasas y los aceites son mezclas de muchas sustancias, la fusión ocurre en un rango de temperaturas y se toma como pF al extremo superior del rango. El rango depende de la composición glicerídica. Cuanto más homogénea sea la composición glicerídica, menor será el rango. Por ejemplo, la grasa de cacao tiene menor variedad en la composición glicerídica que la grasa de cerdo y tiene un rango de fusión menor:

En las galletitas Oreo se usan grasas con rango estrecho de fusión para que sean sólidas pero fundan en la boca. 6) Polimorfismo:

Una misma sustancia puede tener distintas estructuras cristalinas, cada una de las cuales tiene características específicas. Los sistemas pueden presentar:

a- Monotropismo: Una sola forma estable. b- Enantiotropismo: Más de una forma estable, cada una con un rango de estabilidad

definido. La mayor parte de las grasas tiene 3 formas cristalinas (ordenadas según punto de fusión creciente): α (la más desordenada), β’ y β (la más ordenada).

Cuando se enfría una grasa en forma rápida, forma cristales α. Algunos se quedan en α y otros con el tiempo pasan a β o β’. Las grasas con composición glicerídica más variada tienden a formar cristales β’, mientras que las que tienen composición glicerídica más homogénea forman cristales β.

v Forman cristales β: aceite de soja, maní, coco, manteca de cacao, grasa de

cerdo. Son cristales grandes (25-50 µ) de textura arenosa o granulosa. v Forman cristales β’: aceite de algodón, pala, colza, grasa láctea, grasa vacuna.

Son cristales en forma de agujas finas (1 µ), forman redes que incluyen mucho agua o líquido. Esta propiedad es útil para untables y amasados, por ejemplo, en la margarina hay un 80% de grasas en estado líquido, retenidas por el 20% de grasas sólidas en forma de cristales β’. Por eso la margarina es untable y fluye a pesar de ser en apariencia sólida. En la manteca, la grasa láctea estabiliza la emulsión. Para tortas se utilizan grasas que forman cristales β’ pues así se logra capacidad emulsionante.

7) Cristales Líquidos o Fases Mesomórficas:

Los compuestos anfifílicos forman fases mesomórficas, con propiedades intermedias a las de las fases líquida y cristalina. Este tipo de cristales se forma en grasas con estructura anfipática, y en consecuencia cuando se calientan cristales de estas grasas la región hidrocarbonada funde antes de llegar al punto de fusión final. Esto ocurre porque las fuerzas de VDW que existen entre las partes no polares son más débiles que los enlaces puente hidrógeno entre las partes polares de la grasa.

Los cristales termotrópicos forman cristales líquidos al aumentar la temperatura. Se define la temperatura de Krafft como la temperatura de fusión de la zona no polar. Los cristales liotrópicos, son cristales líquidos formados con la ayuda de un solvente.

La estructura mesomórfica depende de la concentración, la estructura química del compuesto anfifílico, el contenido de agua, la temperatura y la presencia de otros componentes en la mezcla.

Propiedades Funcionales de los lípidos:

Las propiedades funcionales son propiedades fisicoquímicas que otorgan determinadas características al alimento en el que se encuentran o al que se agregan.

1) Suavidad o palatabilidad o cremosidad: Muy difícil de lograr en ausencia de grasas.

2) Cuerpo: El cuerpo está dado por la consistencia y la viscosidad. Las grasas dan cuerpo, es decir, aumentan la viscosidad del alimento. La leche entera tiene más cuerpo que la descremada. Los yogurt desgrasados contienen espesantes para darles el cuerpo que pierden al sacarles la grasa.

3) Brillo: En chocolates, manzanas (las ceras en su superficie) y papas fritas.

4) Medio de Transferencia del Calor: Por esta razón se usan grasas en frituras. La ventaja de cocinar en aceite respecto de cocinar en agua es que, como los lípidos tienen bajo calor específico, se consiguen temperaturas mayores (180ºC). Por eso, al fritar se obtienen menores tiempos de cocción y además se destruyen menos nutrientes (los nutrientes son más sensibles a los tiempos largos de cocción que a las altas temperaturas). También se evita la pérdida se nutrientes hidrosolubles por disolución en el agua de cocción. La desventaja es que la grasa de cocción se incorpora al alimento (ej: mientras que la papa tiene un 5% de lípidos, las papas fritas contienen un 40-50%) pues las altas temperaturas provocan la evaporación del agua del alimento y esto permite la entrada del aceite.

5) Flavor: El flavor es la suma de sensaciones de sabor y aroma. Los TAG no tienen sabor ni aroma propios, el flavor se obtiene por medio de dos vías:

a. Reacciones que dan compuestos volátiles que son los que aportan el flavor. Las reacciones más importantes son hidrólisis, oxidaciones y reacción de Maillard. La hidrólisis da ácidos grasos libres, cuando éstos tienen 12 C o menos son volátiles y tienen aromas característicos. Esto se ve en quesos, sobre todo en los madurados, roquefort, parmesano y gruyere. La oxidación produce aldehídos y cetonas volátiles.

b. Retención o transporte de compuestos aromáticos liposolubles.

Factores que afectan la liberación del flavor:

1. Fenómeno de partición: Se definen constantes de partición octanol/agua: Pow=Co/Cw y aire/ agua: Paw=Ca/Cw. A mayor Pow, más lenta es la liberación del compuesto que da el flavor.

2. Transporte de masa: La grasa en los alimentos suele estar emulsionada. Influyen la viscosidad, el tamaño de gota, el área superficial y la velocidad de renovación de la superficie.

6) Capacidad Emulsionante: Las emulsiones son dispersiones de una fase líquida en otra fase líquida inmiscible. Puede ser aceite en agua “O/W” o agua en aceite “W/O”. Son sistemas termodinámicamente inestables. Poseen una alta área interfacial y esto aumenta la energía libre: ∆G = γ ∆A – T ∆S. γ es la tensión interfacial y ∆A el aumento del área interfacial. Los principales factores que las estabilizan son:

1. Disminución de la tensión interfacial: Para ello, se agregan agentes emulsionantes. La mayoría de éstos so anfifílicos, por lo que se concentran en la interfase y disminuyen así la tensión interfacial.

2. Repulsión debida a carga eléctrica: la presencia de fuerzas eléctricas repulsivas en las superficies de las gotitas de emulsión puede dar estabilidad. Así actúan los surfactantes iónicos.

3. Estabilización por sólidos finamente divididos: las partículas sólidas de tamaño pequeño comparado con el de las gotitas de aceite dispersadas pueden estabilizar una emulsión pues se adsorben en la interfaz formando una barrera física alrededor de las gotitas.

4. Estabilización por macromoléculas: varias sustancias de peso molecular elevado, entre las que se encuentran proteínas, son capaces de formar películas gruesas alrededor de las gotitas de emulsión, dotándolas así de una barrera física frente a la coalescencia.

5. Estabilización mediante cristales líquidos: en una emulsión, las interacciones débiles entre el emulsificante, el aceite y el agua dan lugar a la formación de una multicapa con estructura de cristal líquido alrededor de las gotitas. Los polisorbatos que forman cristales líquidos de estructura Hexagonal I con el agua, se transforman en cristales líquidos laminares cuando se introducen triacilgliceroles.

6. Estabilización por aumento de la viscosidad de la fase continua: Cualquier factor que contribuya a aumentar la viscosidad de la fase continua da lugar a una demora significativa de los procesos de floculación y coalescencia.

Hay emulsionantes naturales y sintéticos. No todos los emulsionantes sirven para estabilizar cualquier tipo de emulsión, para que sean efectivos, la mayor parte de la molécula del emulsionante debe ser soluble en la fase continua.

Los emulsionantes pueden clasificarse de acuerdo con su carga como catiónicos, aniónicos, no iónicos o anfóteros. Su capacidad emulsionante depende del pH:

Algunos ejemplos de emulsionantes son:

1. Proteínas: Emulsiones O/W. 2. Polisacáridos: No tienen afinidad

con los lípidos de manera que no se colocan en la interfase. Estabilizan la emulsión O/W porque aumentan la viscosidad de la fase acuosa.

3. Surfactantes de bajo peso molecular: Se usan para emulsiones O/W y W/O.

4. Fosfolípidos: Están presentes naturalmente en leche y huevos.

Por eso se agregan leche o huevos a algunos alimentos. Por ejemplo, en la mayonesa, que es una emulsión O/W, se usan aceite y huevos.

5. MAG/DAG: Se encuentran en baja proporción en los alimentos, se los agrega para estabilizar emulsiones W/O.

6. Esteres de Poliglicerol. 7. Esteres de sorbitol: Monoésteres de sorbitol (SPAN) o poliésteres de sorbitol

(TWEEN) 8. Jabones: Estearoil lactilato de sodio.

Se define el BHL (Balance Hidrofílico Lipofílico) como una magnitud que da una idea del tipo de emulsión que puede estabilizar un dado emulsionante. Es un número que va del 1(no polar) al 20(polar). De esta manera se pueden clasificar los emulsionantes: si el BHL vale 3 a 6, el emulsionante estabiliza emulsiones W/O, si el BHL vale 8 a 18, estabiliza emulsiones O/W. Los de BHL intermedio son malos emulsionantes.

7) Plasticidad: Se dice que un fluido es plástico cuando fluye al aplicarse una fuerza mayor a un dado valor, y si se le aplica una fuerza de menor valor se comporta como un sólido. La consistencia de la grasa depende del porcentaje de grasa sólida y del tamaño y tipo de cristales. Las grasas se comportan como fluidos plásticos cuando el porcentaje de grasa sólida están entre 1o y 30% y los cristales son β’ (fácil compresión, y retienen aire y líquido). Es el caso de la grasa presente en la manteca y la margarina untable.

Hay un rango de T en el cual la manteca es plástica, a T bajas (10-25ºC) se comporta como un sólido, mientras que a T altas se comporta como un fluido newtoniano. La grasa de cerdo no sirve como grasa plástica pues cristaliza en forma β.

Cuanto menor es la pendiente, mayor es el rango en que la grasa tiene comportamiento plástico (la grasa de línea llena tiene mayor plasticidad que la de línea punteada).

La pendiente es mayor cuanto más homogénea es la composición glicerídica. La grasa de línea punteada es útil para rellenos de galletitas, la de línea llena sirve para margarinas, tartas, hojaldres y productos horneados.

8) Cobertura: Las coberturas sirven como barrera para evitar la pérdida o la entrada de humedad al alimento. Además dan textura y brillo. Ejemplos: ceras en las frutas y la grasa del cacao. El gráfico de índice de ácidos grasos vs. temperatura para la grasa de cacao tiene alta pendiente y el rango de fusión es pequeño, va de 32-35ºC. Los sustitutos más económicos tienen puntos de fusión entre 38 y 42ºC (no funden en la boca), poseen distinto flavor y pierden brillo rápidamente.

Reacciones de los lípidos en alimentos: Si se calienta aceite solamente, se produce la oxidación. Cuando se calienta aceite con un alimento, se producen oxidación, hidrólisis y reacción de Maillard.

A- HIDRÓLISIS: Se hidroliza la unión éster de los TAG. Los productos son DAG, MAG, glicerol y ácidos grasos (AG) libres. Así, el índice de acidez (IA = mgKOH necesarios para neutralizar 1g de grasa) mide el grado de hidrólisis. El código alimentario regula el límite máximo del IA. La hidrólisis ocurre por dos vías:

a. Por acción del calor: Sucede en frituras, ocurre gracias al agua que contienen los alimentos. La velocidad de hidrólisis se duplica al subir 10ºC la temperatura. Los AG libres tienen bajo punto de humo (temperatura a la cual se descomponen) y por esta razón no conviene reutilizar mucho el aceite en frituras, baja tensión superficial (provoca que se forme espuma) y se oxidan con mayor rapidez que cuando están esterificados.

b. Enzimática: Se usan lipasas, que catalizan la hidrólisis de TAG a glicerol y ácidos grasos sin necesidad de otorgar energía en forma de calor. Son activas en la interfase O/W. La velocidad de hidrólisis aumenta con la superficie interfacial, con la disminución en la longitud de cadena carbonada y en presencia de Ca2+. Esta reacción se produce en el tracto intestinal, en alimentos con estructura celular o en fluidos biológicos, por ejemplo en leche, semillas, oleaginosas, cereales, frutos y hortalizas y en alimentos contaminados con microorganismos que aportan lipasas. Es deseable en el caso de los quesos (para su procesamiento se usan microorganismos que tienen lipasas) y no es deseable en el caso de la manteca (rancidez hidrolítica, hay deterioro de lípidos con formación de flavor debido a AG de menos de 12 átomos de carbono). Las fosfolipasas hidrolizan fosfolípidos.

B- OXIDACIÓN: Un cierto grado de oxidación es favorable porque contribuye al aroma y el sabor (Ej: carne y frituras).

a- Oxidación no Enzimática:

1) Autooxidación: ocurre por la formación de radicales libres en la grasa. El producto principal son peróxidos de tipo polimérico.

Los H en C a α un doble enlace son más fáciles de abstraer pues el radical formado se estabiliza por resonancia. Esto explica que a mayor cantidad de insaturaciones, mayor sea la velocidad de oxidación. Las consecuencias de esto son que se corren las dobles ligaduras de los AG insaturados à se forman AG conjugados y que se producen isomerizaciones à aparecen AG trans. Todo esto lleva a una disminución de la calidad nutricional, ya que los AG esenciales resultan alterados.

Se define el índice de peróxido (IP) cómo los miliequivalentes de O2 /Kg de grasa. El código alimentario establece máximos permitidos para el IP. El ensayo se realiza agregando I2 para oxidar a los peróxidos y luego se hace una valoración con S2O3

=. En la zona 1 (período de inducción) se forman los primeros radicales libres. En la zona 2, empiezan a aparecer los peróxidos que crecen exponencialmente en el tiempo, y en la zona 3 hay descomposición de los peróxidos.

2) Oxidación fotosensibilizada o Fotooxidación: Ocurre en presencia de un compuesto fotosensible, capaz de capturar energía lumínica y pasar a un estado excitado. Ejemplos: clorofila, feofitina, riboflavina, mioglobina y hemoglobina. Los estados excitados de los sensibilizadores actúan sobre los lípidos oxidándolos. Hay dos mecanismos principales por los que se produce la oxidación:

La fotooxidación Tipo I es como la autooxidación pero con diferente iniciación. Al igual que en la autooxidación, la reacción es inhibida por tocoferoles y antioxidantes sintéticos (de tipo fenólico, deben ser efectivos en bajas concentraciones y tener vida útil compatible con la del alimento), que forman radicales libres más estables que las grasas. Los antioxidantes actúan prolongando el período de inducción. Se agregan antioxidantes a todos los aceites salvo al de girasol, que contiene alta concentración de tocoferoles.

En la fotooxidación Tipo II, también se forman peróxidos, pero el mecanismo es distinto que en la autooxidación, la oxidación es por adición y no por radicales libres. O2

1 es más electrofílico que O23, reacciona 1500 veces más rápido con las grasas

insaturadas (alta densidad electrónica). Si se grafica IP versus el tiempo para la fotooxidación de tipo II, se obtiene una recta. Si se agrega caroteno, la pendiente de la recta disminuye (funciona como antioxidante).

La descomposición de los hidroperóxidos formados da como productos: aldehídos, cetonas, alcoholes, ácidos, ésteres, lactonas, éteres, hidrocarburos y polímeros.

Factores que influyen en la velocidad de reacción:

i- Presión de O2. A mayor presión de oxígeno, más rápida es la reacción.

ii- Energía radiante. La luz UV promueve la formación de radicales libres y la luz visible promueve la fotooxidación.

iii- Temperatura. A mayor temperatura, mayor velocidad de reacción (Arrhenius).

iv- Área superficial. A mayor área, mayor contacto con el oxígeno.

v- Composición acídica. A mayor cantidad de insaturaciones, mayor velocidad.

vi- Los AG cis se oxidan más fácilmente que los trans, pues la entrada de O2 se facilita por el pliegue en la molécula.

vii- IA. Los ácidos grasos libres se oxidan más rápidamente (a mayor IA, mayor velocidad).

viii- Presencia de metales como Co, Cu, Fe. Favorecen la iniciación y aceleran la descomposición de peróxidos tanto en su estado oxidado como en su estado reducido.

ix- Actividad de agua. Depende del alimento, en algunos casos no es una variable (ej: en aceite aw=0). Cuando hay alta actividad acuosa, la velocidad de oxidación disminuye por un efecto de dilución. Cuando la actividad acuosa es baja, la velocidad de oxidación disminuye porque se limita la movilidad. La reacción ocurre a sus velocidades mínimas para aw entre 0,2 y 0,4, que es la región de monocapa. En esta región, los metales se encuentran hidratados y no pueden entrar en contacto con el aceite.

Inhibición de la oxidación:

i. Exclusión del oxígeno, envasando al vacío o en atmósfera inerte (café molido, leches en polvo o enteras).

ii. Almacenamiento a baja temperatura. Retarda la oxidación.

iii. Oscuridad. Usar envases opacos o con una capa de aluminio para evitar que entren en contacto con la luz.

iv. Evitar contacto con metales como Co, Cu y Fe. Se usa como material para el envase acero inoxidable o se aplican barnices protectores. Se agregan complejantes de metales, denominados “antioxidantes secundarios” como EDTA, ácido cítrico y ácido fórmico.

v. Agregar antioxidantes. Para la fotooxidación tipo II se usan carotenos, y para la autooxidación y la fotooxidación tipo I, tocoferol o antioxidantes sintéticos.

vi. Inactivación de enzimas.

Efectos de la oxidación sobre el valor nutricional:

a. Pérdida de AG esenciales b. Destrucción de antioxidantes (vitamina A, tocoferoles, carotenos) c. Se reduce el valor nutricional de las proteínas (lípidos oxidados dan Maillard) d. Baja la digestibilidad e. Daño a membranas celulares (los fosfolípidos contienen AG insaturados) f. Desarrollo de ateromas en las paredes de las arterias.

Consideraciones prácticas acerca de las frituras: Un punto de humo bajo indica que el aceite está muy alterado. Al bajar el punto de humo, se reduce la calidad de los productos fritos porque hay mayor absorción de grasas y aumenta la tendencia al pardeo. El punto de humo:

a. Disminuye al aumentar el IA b. Disminuye al bajar el PM de los AG c. Disminuye en presencia de residuos de alimentos

Para reutilizar aceites en frituras se debe usar un aceite de buena calidad y estabilidad, se lo debe filtrar, limpiar y vaciar del equipo y analizar frecuentemente. Se lo debe reemplazar cuando sea necesario. Durante la fritura el agua del alimento pasa al aceite y se evapora, por lo que disminuye el oxígeno disponible. El alimento forma compuestos volátiles, aumenta el porcentaje de lípidos, y ocurren reacciones de pardeo.

b- Oxidación Enzimática:

La enzima es la lipooxigenasa, que tiene Fe3+ como grupo prostético. Actúa en alimentos con alto contenido lipídico, como semillas y germen. No requiere de alta T, puede actuar a T ambiente y menores (en el freezer), de hecho, la velocidad de reacción aumenta al disminuir la temperatura. Por eso se les da un golpe de horno a los alimentos que contienen estructuras celulares (vegetales) antes de almacenarlos. La energía de activación es baja (17 Kcal/mol)

o Tiene especificidad de sustrato: sólo oxida AG poliinsaturados. o Es selectiva. o Tiene un pH óptimo de trabajo. o Es sensible al calor (se inactiva).

El mecanismo de reacción es a través de radicales libres. Los peróxidos producidos activan a la lipooxigenasa (efecto autocatalítico). Una vez generados, los peróxidos se descomponen como ya se mencionó.

8. Productos Cárneos

Artículo 247 (CAA): con la denominación genérica de Carne, se entiende la parte comestible de los músculos de los bovinos, ovinos, porcinos y caprinos declarados aptos para la alimentación humana por la inspección veterinaria oficial antes y después de la faena. Se incluye a los animales de corral, caza, pescados, crustáceos, moluscos y otras especies comestibles.

Carne no es lo mismo que músculo, el músculo hace referencia a un animal vivo mientras que la carne se refiere al animal muerto, al músculo que ha sufrido una serie de transformaciones que lo hacen comestible. Músculo Estriado:

El músculo está compuesto por un conjunto de haces musculares, cada uno de los cuales está compuesto por fibras unidas por tejido conectivo.

Las fibras son células alargadas y polinucleadas (contienen hasta 100 núcleos). Los núcleos se sitúan en la membrana celular, llamada sarcolema (sarco es carne en griego). El citoplasma se denomina sarcoplasma. En el interior de la fibra hay una serie de fibrillas delgadas, las miofibrillas que se observan al microscopio como bandas verticales. En cada miofibrilla, hay unidades que se repiten y se llaman sarcómeros.

El sarcómero es la unidad donde se produce el fenómeno de contracción y relajación muscular. Está delimitado por dos líneas z y contiene filamentos delgados, de actina, unidos a las líneas z y filamentos gruesos de miosina, que no están unidos a las líneas z. En la contracción, se acercan las líneas z: se mueven los filamentos de actina y hay interacción entre actina y miosina. En el músculo relajado, no hay interacción entre actina y miosina.

En la micrografía del músculo, se observan la banda I (filamentos delgados), banda de color claro y la banda A, que es la banda de color oscuro (filamentos gruesos). En la contracción, hay interpenetración de las bandas: las líneas z se acercan, la banda I se mueve y la A queda fija.

Composición Química de la Carne:

La carne magra (sin el tejido adiposo que la rodea) está compuesta aproximadamente por un 75% de agua, un 20% de proteínas (excepto en carnes muy grasas) , una cantidad de grasa muy variable y un 1% de minerales. Prácticamente no se encuentran HdC salvo glucógeno, en el músculo hay un contenido variable pero no mayor al 1% dependiendo de la dieta y la actividad del animal. Cuando el músculo pasa a ser carne, el glucógeno va desapareciendo. La degradación anaeróbica de glucógeno en la carne da lugar a la presencia de ácido láctico en cantidades variables pero no mayores al 0,4%. En el músculo vivo no hay acumulación de ácido láctico, pues lo que se genera es transportado al hígado para sintetizar glc.

La actividad de agua es alta (0,98), ya que prácticamente no hay sustancias que liguen agua. Por esta razón, la carne es muy susceptible al ataque de microorganismos. Por otra parte, la carne tiene tendencia a perder agua, lo que hace que conforme pasa el tiempo disminuya la terneza. Para aumentar la terneza, se suelen agregar fosfatos a la carne para aumentar la retención de agua. Por ejemplo, la absorción de agua por las proteínas en el jamón cocido aumenta de un 30 a un 80% con el agregado de fosfatos.

Las proteínas presentes en carne se pueden dividir en tres grandes grupos:

i. Sarcoplasmáticas (30%): son solubles en agua. Son enzimas (principalmente las de la glucólisis y ciclo de Krebs) y mioglobina, la responsable del color de la carne. La mioglobina actúa como reserva del O2 en el músculo.

ii. Del Aparato Contráctil (60%): son insolubles en agua, pero solubles en soluciones salinas concentradas. Esto explica por qué se agrega sal para tiernizar la carne. Estas proteínas son las que forman parte del sarcómero: Actina, Miosina, Troponina y Tropomiosina. Las últimas dos se encuentran en los filamentos de actina y son proteínas reguladoras del proceso de relajación/ contracción muscular. La miosina posee dos cadenas proteicas formando una hélice y cabezas globulares con actividad de ATPasa.

iii. Del Tejido Conectivo (10%): son solubles en agua al calentar. Las principales son Colágeno y Elastina. Su función es rodear a las células y unir a las fibras musculares. El Colágeno es una triple hélice con puentes disulfuro entre las cadenas que se rompen al calentar. De esta manera, el colágeno se solubiliza. Esta es la causa principal de que al cocinar la carne se tiernice. Al enfriar, se forma un gel debido al restablecimiento de los puentes disulfuro entre las cadenas proteicas (la gelatina es colágeno).

La carne posee además aminas. En la carne fresca se encuentran en bajo porcentaje, pero al pasar el tiempo hay descarboxilación de aa producida por microorganismos, y se liberan aminas volátiles como Histamina (desencadena fenómenos alérgicos), Tiramina, Triptamina y Cadaverina. Por esa razón, para asegurar que la carne está bien conservada, el índice de nitrógeno básico volátil (NBV) no debe superar los 30mg/100g.

La carne contiene también vitaminas: B1, B2, B6, B12 y Niacina.

En cuanto a los lípidos, la carne posee un alto contenido de grasas saturadas (la carne vacuna es la que tiene mayor proporción de grasas saturadas y le sigue la de cerdo). El porcentaje de grasa varía de acuerdo a la especie y al tipo de músculo.

El ácido graso predominante es el oleico (40%), y le siguen palmítico y esteárico. En cerdos, hay aproximadamente un 10% de linoleico, en pollos, un 20%. En pescado abundan los ácidos grasos insaturados, debido a que los peces viven a baja temperatura en el agua y si los ácidos grasos fueran saturados, las grasas precipitarían.

En cuanto a los minerales, posee Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe y Zn. La absorción de Fe suele ser bastante baja, pero es mucho mayor en la carne que en los vegetales y en huevos. El Fe viene en la carne complejado a mioglobina, mientras que en vegetales viene complejado con la fibra dietaria. La carne aporta un 50% de las necesidades diarias de Zn y se absorbe mucho mejor que el Zn de los vegetales.

Resumiendo, nutricionalmente la carne es buena fuente de vitaminas, contiene un alto porcentaje de aa esenciales y contiene Fe, Zn y Ca, con buena biodisponibilidad.

Proceso de Contracción-Relajación:

AM AM

Ca2+

ATP-Mg2+

relajado contraido

+

M= Miosina; A= Actina.

El proceso de contracción y relajación es reversible en un animal vivo. En el estado relajado, el sarcoplasma no posee Ca2+, sino que está almacenado en el retículo sarcoplasmático. Hay una alta concentración de ATP, unido a Mg2+. Un impulso nervioso produce la liberación del Ca2+ al sarcoplasma. Una vez liberado, toma contacto con los filamentos y:

v Se une a la Troponina, que en el estado relajado se encuentra unida a la Actina y la mantiene separada de la Miosina. De esta manera, la Actina queda libre para interactuar con la Miosina.

v Activa a la ATPasa, de manera que se hidroliza el ATP para obtener la energía necesaria para la contracción.

Cuando cesa el impulso nervioso, Ca2+ vuelve al retículo sarcoplasmático con gasto de ATP. Por esta razón, la relajación requiere de energía.

Muerte del Animal:

En el faenamiento hay un proceso de desangrado. Cesa el aporte de O2 y las reacciones siguen ocurriendo pero sin procesos regulatorios à se produce glucólisis anaeróbica. Esto provoca que se acumule ácido láctico en el músculo, pues no se lo puede transportar al hígado y el pH disminuye hasta 5,2-5,5. El pH final depende de la cantidad de glucógeno que hubiera en el músculo, pero no puede bajar de 5,2 – 5,5 pues a este pH se inactivan las enzimas de la glucólisis. Con el cese de la glucólisis, se acaba el ATP y el músculo queda contraído. Este fenómeno se denomina rigor mortis o rigidez cadavérica.

Es importante que el pH baje lo máximo posible, por una cuestión de conservabilidad de la carne (a menor pH más tiempo se conserva). Además, se busca que la disminución del pH sea lenta para que no se desnaturalicen las proteínas de manera de tener una mayor terneza posterior. Cuando baja el pH, se llega a valores cercanos a los pI de las proteínas de la carne, y entonces las proteínas pierden solubilidad y la carne se vuelve más dura.

El tiempo durante el cual baja el pH y el pH final dependen de varios factores:

§ Factores internos: la cantidad de glucógeno inicial. Esto depende de la alimentación, del ejercicio al que fue sometido el animal y del estrés. Cuanto más se haya ejercitado al animal, mayor será la cantidad de glucógeno. Si el animal está agotado, hacinado o enfermo en el momento del faenamiento, tendrá menor cantidad de glucógeno.

§ Factores externos: la temperatura de almacenamiento de las reses. A menor T, más tiempo tarda en llegar a rigor mortis. Las carnes se suelen almacenar a 10-15ºC. Si se las congela antes de llegar a rigor mortis, el proceso se detiene.

§ Especies más pequeñas tardan menos en llegar al rigor mortis pues tienen menores reservas de glucógeno.

Una vez que se llega al rigor mortis, comienza la etapa de maduración. A pH= 5,2-5,5; se rompen las membranas de los lisosomas y se liberan proteasas que empiezan a hidrolizar proteínas. Esto provoca un aumento del pH por liberación de aa básicos y

favorece el ablandamiento de la carne, pues aumenta la capacidad de retención de agua. En esta etapa se observa destrucción de la línea z. También hay ruptura de membranas celulares y los iones difunden. Ca2+ es reemplazado por K+ y Na+. Esto aumenta la carga neta proteica y provoca el corrimiento del pI a pHs menores, favoreciendo más aún la interacción proteínas-agua. Por último, en la maduración hay desarrollo de flavor, ya que hay producción de compuestos volátiles por: degradación de ATP (produce hipoxantina), oxidación de lípidos y degradación de proteínas.

Se considera que la carne es comestible cuando la maduración ha llevado a un pH entre 6 y7. Si el pH es mayor a 7, la carne no es apta para consumo (desarrollo microbiano con liberación de aminas). En total hay tres etapas:

i- Hasta el Rigor Mortis ii- Maduración iii- Aptitud para el consumo.

Propiedades de la Carne Fresca:

i. Color: Da idea de la frescura y del contenido de Fe. El color está dado por la mioglobina. La cantidad de mioglobina depende de la especie, la edad, el músculo y la actividad física (más ejercitado, más oscuro). Cuando la carne se oxida a metamioglobina toma un color pardo. Esto puede revertirse sólo en carne fresca, por medio de un sistema de citocromos. Hay productos que tienen un color púrpura debido al agregado de reductores como SO3

=. En la cocción se vuelve rosado/amarronado por la desnaturalización de la Mb.

ii. Capacidad de Retención de Agua: Varía con el pH, es mínima a pH=pI. Aumenta con la maduración. Cuanto mayor sea el contenido acuoso de la carne, mejor será su textura y mayor su terneza.

iii. Textura: La textura mejora con la maduración pues está asociada a la capacidad de retención de agua. Cuanto mayor es la edad del animal (colágeno cada vez más insoluble), el ejercicio al que fue sometido y la cantidad de tejido conectivo, más dura es la carne. A mayor contenido graso, se vuelve más tierna.

Ejemplo: la pata y el ala del pollo son más oscuras que la pechuga, por tener un contenido mayor de Mb. Además, son más compactas debido a que contienen más colágeno.

9. Leche

Definición (CAA): con la denominación de leche sin calificativo alguno, se entiende el producto por el ordeño total e ininterrumpido, en condiciones de higiene, de la vaca lechera en buen estado de salud y alimentación, proveniente de tambos inscriptos y habilitados por la Autoridad Sanitaria Bromatológica Jurisdiccional y sin aditivos de ninguna especie.

El ordeño debe ser total porque la composición de la leche durante el ordeño no es homogénea. Debe ser ininterrumpido para evitar que por quedar leche en la ubre se produzca mastitis, una infección.

Se producen 200L/habitante de leche y productos lácteos.

Las leches para consumo son pretratadas mediante pasteurización y esterilización. Las leches de industria sufren procesos de transformación mayores. Antes se hacía un control de calidad sobre la leche luego de todos los tratamientos. Hoy en día existe el concepto de “aseguramiento de la calidad”, que implica seguir al producto a través de la cadena alimentaria, analizando lo obtenido en el campo, en el tambo, en la usina, en el medio de transporte, en la planta de tratamiento térmico y en el laboratorio. Así, se verifica que se sigan las BPM= buenas prácticas de manufactura.

Composición:

Es uno de los alimentos más completos en cuanto a nutrientes. Su composición y cantidad varían según la dieta del animal, la época del año (pues de esto depende la alimentación), el ordeño, la raza y la historia del animal (cuántas veces fue ordeñado, alimentación, árbol genealógico, historia clínica). El informe de la historia del animal se llama trazabilidad. La Unión Europea exige que se haga para todos los alimentos, excepto para los que no es posible hacerlo, como es el caso de la miel.

La leche es un líquido blanco opaco. Su color se debe a la dispersión de la luz por las partículas o estados dispersos de la leche. En la leche hay tres estados dispersos:

ü Emulsión, debida a los glóbulos de grasa y vitaminas liposolubles

ü Solución, lactosa, sales, proteínas del suero, algo de caseína

ü Suspensión, debida a las miscelas de caseína

Composición % medio Lípidos 3,5

Proteínas 3,5 Lactosa 4,7 Cenizas 0,8

Agua 87,5

a- LÍPIDOS:

Composición % medio Triglicéridos 95-98 Fosfolípidos 0,5-1

Insaponificables 1 AG libres 0,5

Dentro de los fosfolípidos hay un 30% de fosfatidilcolina, 35% de fosfatidiletanolamina, 10% de fosfatidilserina y 25% de esfingomielina. La función de los fosfolípidos es ayudar a mantener la estabilidad física de los estados dispersos presentes en la leche. Los lípidos insaponificables son tocoferoles, pigmentos carotenoides como escualeno, xantófilas y licopeno, colesterol y ésteres de colesterol.

Los TAG de la leche tienen pF que van desde -75ºC a 72ºC, el pF de la leche ≈ 37ºC. En la leche a T ambiente, los lípidos son sólidos. Cristalizan como β, β’1 o β’2. En cuanto a la composición acídica, los AG contienen entre 4 y 18 C, son de número par de átomos de C, son no ramificados, un 66% son saturados y el resto es insaturado. De los insaturados, sólo un 5% son trans. El alto porcentaje en grasas saturadas se debe a la biohidrogenación de los AG por las bacterias del rumen de la vaca.

El AG más abundante es oleico, seguido por palmítico y esteárico. La leche contiene AG esenciales. Además, tiene AG de 4 (butírico, da el olor a la leche), 6 (caproico) y 8 C (caprílico). Estos AG sirven como índices de genuinidad para ver si hubo adulteración con otras grasas más baratas, pues su concentración se encuentra dentro de un rango determinado en la grasa láctea y están prácticamente ausentes en otras grasas.

La grasa se encuentra en la leche formando glóbulos grasos de manera de minimizar la superficie de contacto con la fase acuosa. Los glóbulos grasos son las partículas más grandes de la leche, (típicamente 3-5 µm, pero con una gran polidispersión de tamaños: 0,1-22 µm,), la leche contiene 1,5 -3*109 glóbulos grasos. La dispersión de la luz en los glóbulos grasos le da a la leche un aspecto cremoso. Consisten de TAG rodeados por una membrana que estabiliza la emulsión. La membrana está formada por fosfolípidos, colesterol, proteínas de membrana y enzimas.

El proceso de homogeneización de la leche involucra dividir los glóbulos grasos para disminuir su tamaño y estabilizar así la emulsión, evitando la separación de fases. La grasa de la leche es lo más caro porque permite obtener todos los derivados por eso los productores ajustan su contenido al mínimo regulado en el CAA (3%). Antes la leche se valuaba sólo por su cantidad de grasa, actualmente se tienen en cuenta otros parámetros como: impurezas, cadena de frío, recuento de bacterias totales, sedimento, características sensoriales, residuos de antibióticos y contenido proteico.

b- PROTEÍNAS

De las sustancias nitrogenadas presentes en la leche, el 95% son proteínas, el resto son aa libres, amoníaco, urea, creatina y aminas. Las proteínas se clasifican de acuerdo a su solubilidad:

Composición % medio Caseína isoeléctrica, bruta, cruda o entera 78

Proteínas del suero 17 Proteosopeptonas 5

La caseína isoeléctrica, bruta, cruda o entera es el conjunto de proteínas que precipita a pH= 4,6 y 20ºC a partir de la leche descremada. Hay muchos tipos de caseínas, todas con excelente calidad nutricional. Difieren en su secuencia de aa y en la cantidad de residuos de fosfoserina:

Caseína % medio

αs1 36

β 34

αs2 10

Κ 13

γ1, γ2 y γ3 7

1. α: Tienen 8 residuos de fosfoserina/molécula. En presencia de Ca2+ (a la concentración de la leche) forman complejos insolubles independientemente del pH.

2. β: Contiene 5 residuos de fosfoserina/molécula. También forma complejos insolubles con Ca2+, cuya solubilidad depende de la temperatura.

3. γ: Derivan de las β. 4. Κ: Es la que tiene la menor cantidad de fosfoserinas. Además, es una

glicoproteína, pues tiene residuos de galactosa, galactosamina y ácido ciálico. No forma complejos insolubles con el Ca2+ y actúa como coloide protector para que las otras caseínas no precipiten.

Las caseínas forman miscelas de menor tamaño que el de los glóbulos grasos (20-300nm, con un promedio de 130nm). Para poder verlas, es necesaria una micrografía electrónica. Las miscelas quedan en suspensión en la fase acuosa de la leche. Si bien no se conoce perfectamente su composición, hay modelos para explicar por qué no precipitan en la leche.

De acuerdo al modelo de Schmidt, cada miscela de caseína está formada por 100 – 1000 submiscelas unidas entre sí por puentes de fosfatos de calcio inorgánicos (ej: Ca9(PO4)6) entre los fosfatos de las fosfoserinas. Se sabe que la miscela es rica en calcio (el 90% del Ca2+ en la leche está vinculado a las miscelas de Caseína). También intervienen en la unión Mg2+ y citrato. Las submiscelas contienen 12 moléculas de caseína, su centro es hidrobófico, de manera que los grupos polares quedan orientados hacia fuera. Las submiscelas que se ubican en el interior de la miscela son diferentes a las que se ubican en la parte externa. Estas últimas tienen su capa externa más enriquecida con Κ caseína.

Las miscelas son estructuras dinámicas, su volumen aumenta con [Ca2+], pH (si disminuye y se llega al pI, las proteínas dejan de ligar Ca2+ y precipitan) y temperatura. Cuando se juntan submiscelas ricas en Κ caseína en la superficie, la miscela deja de crecer por la repulsión de las Κ caseínas entre sí (tienen carga – por glu) y por el impedimento estérico entre sus pelos (polipéptidos flexibles que sobresalen).

Las proteínas del suero son proteínas solubles en las condiciones en que precipita la caseína bruta, precipitan si se aumenta la temperatura hasta ebullición.

Proteínas del Suero % medio β-lactoglobulina 50 α-lactoglobulina 22

seroalbúmina 6 Inmunoglobulinas 12

Las funciones principales de estas proteínas son inmunidad del ternero y producción de lactosa en la ubre de la vaca (α-lactoglobulina). Son proteínas de alto valor biológico, en especial β-lactoglobulina que contiene aa azufrados.

Las proteasas y peptonas son solubles pues tienen bajo peso molecular. Algunas se asocian a los glóbulos grasos. Precipitan por tratamiento con ácido tricloroacético.

c- Lactosa

La lactosa tiene un poder edulcorante 5 veces menor que la sacarosa y lleva al deterioro por fermentación de microorganismos, que generan ácido láctico. La labilidad de la lactosa se puede aprovechar para obtener subproductos, como quesos o yogurt. De la cantidad de lactosa depende la cantidad de leche que produce la vaca. Si hay mastitis, disminuye la capacidad de producir lactosa, por lo que disminuye la cantidad de leche.

La lactosa es el principal componente en solución, y contribuye a la presión osmótica. Si hay mastitis, disminuye la presión osmótica. El compuesto que compensa principalmente este descenso es el Cl-. En la mastitis, disminuyen las caseínas, aumentan las proteínas del suero, aumentan cloruros, disminuye lactosa y el pH aumenta, mientras que la acidez prácticamente no varía.

Hay personas que son intolerantes a la lactosa, porque no tienen la enzima β-galactosidasa o porque dejaron de consumir leche y no se indujo su síntesis. Para estas personas, se da leche delactosada (lactosa hidrolizada - glc y gal).

d- Cenizas:

Las cenizas son el residuo que queda luego de calcinar una muestra de manera tal que se queme toda la materia orgánica. Los minerales quedan como residuo, en el caso de la leche son fosfato, Ca, Na y Mg. La leche es pobre en Fe. Estrictamente, las cenizas no son lo mismo que los minerales, ya que muchas veces los minerales se modifican durante la calcinación (fosfato à pirofosfato, Cl- à Cl2) y además se agregan a los minerales los carbonatos generados por la oxidación de la materia orgánica.

e- Otros:

La leche también tiene enzimas (gran cantidad y variedad), vitaminas, ácidos orgánicos (ácido cítrico principalmente) y gases disueltos (CO2 y N2).

Dentro de las vitaminas, la leche es buena fuente de las vitaminas hidrosolubles tiamina (B1), riboflavina (B2) y B12; y de las vitaminas A y D, ambas liposolubles. Contiene también las vitaminas E (α-tocoferol, el isómero más activo) y K liposolubles, pero en menor cantidad. La riboflavina es la que le da el color amarillento/ verdoso a la leche cuando se corta. La vitamina A y los pigmentos carotenoides son responsables del color blanco/ amarillento de la leche. La leche es pobre en vitamina C, hidrosoluble.

Legislación y Adulteraciones:

I. Densidad (15ºC)= 1,028 – 1,034. La densidad es índice de genuinidad, pues disminuye ante el aguado y aumenta ante el descremado, que son los fraudes más comunes. La presencia de ambos podría dar lugar a una compensación en la densidad à es necesario estudiar también otros índices de genuinidad.

II. Grasa = mínimo 3g/100cm3. El valor de la grasa disminuye tanto con el descremado como con el aguado.

III. ESNG = mínimo 8,2g/100g. Es un parámetro clave para determinar el aguado, puesto que se basa en los sólidos totales descontando las grasas.

IV. Proteínas Totales (N*6,38) = 2,9%p/p de acuerdo al método de Kjeldahl. Sirve para ver si hubo aguado.

V. Descenso Crioscópico = máximo -0,512ºC. El descenso crioscópico sirve para ver si hubo aguado, pues en este caso el descenso crioscópico disminuye por dilución (el punto de congelación se acerca a 0ºC). Cuando la acidez de la muestra es muy alta, el descenso crioscópico deja de servir como parámetro para medir aguado, puesto que: lac à 4 ácido láctico, lo que aumenta el descenso crioscópico, pudiendo compensar así la disminución por aguado. Otra adulteración común es el agregado de NaHCO3, con el objeto de bajar la acidez de la muestra. Este agregado disminuye el punto de congelación y por lo tanto aumenta el descenso crioscópico.

VI. Acidez = 0,14 – 0,18g/100cm3. La acidez se mide tomando una alícuota de la leche y agregando NaOH hasta llegar a pH=8,3 (el de viraje de la fenolftaleína). Se informa el álcali gastado expresado en gramos de ácido láctico por 100cm3 de leche. Hay dos tipos de acidez en la leche, una acidez natural, dada por CO2 disuelto, fosfato y aa; y una acidez desarrollada, que se debe al ácido láctico formado por las bacterias lácticas. De esta manera, la acidez es un índice de conservación de la leche.

VII. pH = 6,6 – 6,8. Este parámetro no está legislado por el CAA, pero es mejor índice de la conservación que la acidez. Si el pH> 6,8; el animal sufre mastitis; si pH< 6,6; la leche tiene acidez desarrollada. Si la acidez es ligeramente alta y el pH es normal, puede tratarse de una leche muy rica en sólidos, pero apta para consumo.

VIII. Potencial Redox. Este parámetro no legislado por el CAA, varía principalmente en función de la cantidad de O2 disuelto. Los microorganismos consumen el O2 y producen enzimas reductoras, lo que provoca una disminución del potencial redox. Un ensayo rápido para ver presencia de bacterias consiste en agregar azul de metileno (indicador redox) a la leche, incubar a 37ºC y ver si hay decoloración y en cuanto tiempo. Este ensayo da idea del estado higiénico de la leche. Su correlación con el número de bacterias depende del tipo de bacterias y que el número sea elevado.

IX. Análisis Microbiológico. Conteo de bacterias.

Adulteraciones %grasa %ESNG Densidad Punto de Congelación

Acidez

Aguado Da menor, recalcular

Da menor, calcular

%aguado

Da menor (hay más

agua)

Aumenta. Permite calcular

aguado

Da menor, recalcular

Descremado Da menor, calcular %

descremado

No afecta (se compensa)

Aumenta (se concentra)

No afecta No afecta

NaHCO3 No afecta Aumenta muy poco à no se

ve efecto

No afecta Disminuye Disminuye (neutraliza ác.

láctico)

10. Cereales

Los principales cereales son trigo, maíz, arroz, sorgo, avena, cebada y centeno. Son frutos de plantas monocotiledóneas de la familia de las gramíneas. Son el aporte calórico más importante de la dieta, y conforman la base de la pirámide nutricional. Los celíacos no pueden consumir cereales, deben consumir alimentos sin TACC (trigo, avena, cebada y centeno) y sin gluten.

Las semillas se siembran, poseen un color violáceo o rosa fuerte dado por los pesticidas y no se pueden consumir, mientras que los granos ya están cosechados y están destinados a ser derivados para la elaboración de distintos productos.

Estructura del Grano:

Las cariópsides del grano pueden ser desnudas (trigo, centeno, maíz) o vestidas (cebada, avena, arroz). En el momento de la cosecha se quita la vaina que cubre a las cariópsides desnudas, que es un resto del ovario de la flor. El arroz es descascarado para su consumo, pues su cáscara es dura y leñosa. El esquema muestra las partes anatómicas del grano de cereal desnudo (vestido es igual pero cubierto por la vaina o cáscara). El salvado consta de muchas capas, en la molienda se sacan pericarpio y aleurona, ambos constituyen el

salvado. El endospermo es la parte del grano de la cual se extraen la harina común y el arroz. El arroz integral contiene endospermo y salvado.

CEREAL VAINA (%) SALVADO (%) GERMEN (%) ENDOSPERMO (%) Trigo 0 15 2 83 Maíz 0 7 11 82

Avena 20 8 2 70 Arroz 20 8 2 70 Mijo 0 8 10 82

La función biológica del germen es dar las raíces para la planta, la del endospermo es ser una reserva de nutrientes para ser aprovechados durante la germinación y el pericarpio tiene una función de protección. En la germinación, el pericarpio se ablanda y rompe y las raíces salen del germen.

Contenido:

ü Germen: contiene lípidos en forma mayoritaria. Es fuente de proteínas, vitaminas (en especial las liposolubles) y minerales.

ü Endospermo: Su componente principal es el almidón. Contiene proteínas, pero en menor cantidad que en el germen, y menor proporción de vitaminas y minerales.

ü Pericarpio: Contiene vitaminas, minerales y fibra.

Porcentajes Trigo Centeno Maíz Avena Arroz Cebada Humedad 13.2 13.7 12.5 13 13.1 11.7 Proteínas 11.7 11.6 9.2 12.6 7.4 10.6 Lípidos 2.2 1.7 3.8 5.7 2.4 2.1 Almidón 59.2 52.4 62.6 40.1 70.4 52.2

Otros HdC 10 16 8.4 23 5 20 Fibra cruda 2 2 2 1.5 0.7 1.5 Minerales 1.5 1.9 1.3 3 1.2 2.2

Humedad y Almacenamiento: El porcentaje de humedad, alrededor del 12-13% para todos los cereales, está definido por el proceso de secado. El cereal cosechado en el campo tiene una humedad muy alta, inadecuada para su almacenamiento prolongado. Por eso, los granos se secan artificialmente y luego se los lleva a humedad adecuada. Esto aumenta la conservabilidad de los granos, pues previene que se pudran, que desarrollen hongos y que germinen. Si el grano desarrolla hongos, puede haber producción de micotoxinas, muchas cancerígenas. Además, la actividad enzimática propia del hongo puede afectar al grano, por ejemplo, en el trigo las enzimas proteolíticas provenientes de hongos afectan la propiedad funcional de formación de masas. Si el grano germinara, cambiaría su composición anatómica, aumentaría la cantidad de enzimas y se consumirían nutrientes. Los cereales deben ser almacenados en condiciones tales que no haya acumulación de agua por respiración ni tampoco de calor. Se hace un almacenamiento temporal en galpones o en silos-bolsas (bolsas muy largas). En el almacenamiento definitivo, el silo tiene una T=20ºC y HR=70%. Si HR>70%, se favorece el desarrollo de hongos en el silo, si HR<70% se favorece el desarrollo de insectos (gorgojos y polillas). El almacenamiento es importante, pues un grano mal almacenado no puede dar harina de buena calidad. En el secado, no hay que inactivar todas las enzimas del grano (necesario para panificado) y el grano no debe perder completamente su capacidad de germinación (si no, no se lo consideraría sano, y hay procesos que requieren la germinación, como la preparación de cerveza). Proteínas: Los cereales contienen un 10-11% de proteínas, en las que Lis es el aa limitante. La excepción es la avena, de mayor contenido proteico y más aa esenciales. De las proteínas presentes en la harina de trigo, un 15% son solubles en agua y el restante 85% no. Las solubles son albúminas y globulinas (solubles en soluciones salinas diluidas). Están distribuidas en todo el grano y su concentración disminuye hacia dentro del mismo. Las proteínas insolubles se encuentran sólo en el endosperma. Son las prolaminas (Gliadina es la principal), solubles en etanol, y las glutelinas (Glutenina la principal), parcialmente solubles en soluciones de ácidos o bases. El gluten está compuesto por Gliadina (da extensibilidad, es la que provoca rechazo a los celíacos), Glutenina (da elasticidad) y un residuo. Sólo el trigo lo forma. Se forma cuando la harina de trigo se pone en contacto con agua y se le entrega energía mecánica (proceso de amasado). El gluten es el complejo que resulta de la disposición de las proteínas insolubles durante el amasado, forma el esqueleto de la masa panificable, en el cual queda atrapado el almidón. Gracias a las propiedades de las proteínas del gluten, la masa panificable se estira y no se rompe, deja salir al CO2 y tiene fluidez (viscosidad). El gluten incide en la calidad panadera de la harina:

o A mayor cantidad de puentes S-S respecto de grupos SH libres, más fuerte será la unión de las proteínas del gluten. El gluten usado en panificación debe tener un 10-11% de proteínas. Es necesario que no se desnaturalicen las proteínas del gluten, por eso hay una T máxima de secado de los granos de trigo para harina. También debilitan a las proteínas del gluten hongos con enzimas proteolíticas.

o La cantidad de agua absorbida por el gluten debe ser tal que el cociente de pesos del gluten húmedo respecto del gluten seco valga 3 ó 4 para panificación. Se requiere también un 22-23% de gluten húmedo.

Enzimas: hay presentes amilasas, proteasas, fitasas (hidrolizan las uniones fosfato y dan alcohol, se activan en la elaboración de pan en el horno), lipooxigenasas (responsables de la rancidez oxidativa) y lipasas (rancidez hidrolítica).

Lípidos: La avena es el cereal con el mayor % de lípidos y por eso se la trata especialmente para evitar la rancidez. Le sigue el maíz, cuyo germen da origen al aceite de maíz. No hay aceite de otros cereales pues no tendría interés económico. La composición acídica es similar para todos los cereales, siendo el principal AG linoleico (C18:2). Como es insaturado, lleva a rancidez oxidativa con facilidad. Los lípidos pueden estar asociados con el almidón, libres o asociados con proteínas del gluten. Los compuestos carotenoides son los pigmentos responsables de la coloración de los cereales. El cereal con mayor contenido de carotenoides es el maíz, y esto le da el color amarillo/anaranjado fuerte.

Hidratos de Carbono: Todos los cereales contienen HdC, en especial almidón. El centeno, la avena y la cebada contienen menos almidón y más de otros HdC.

Se encuentran: almidón, dextrinas, azúcares (mono y disacáridos, los primeros nutrientes que usa la planta en crecimiento, antes de que se formen las reservas de almidón y por eso están en el germen), celulosa, hemicelulosa, pentosanos, gomas, mucílagos (heteropolisacáridos sintetizados como defensa ante los microorganismos) y sustancias pécticas. Los últimos 6 forman parte de la fibra dietaria.

DISTRIBUCIÓN ENDOSPERMA GERMEN SALVADO Pentosanos y Hemicelulosa 2,4 15,3 43,1

Celulosa 0,3 16,8 35,2 Almidón 95,8 31,5 14,1 Azúcares 1,5 36,4 7,6

Vitaminas: Los cereales son una buena fuente de vitaminas hidrosolubles de la familia B (niacina en aleurona, B1 en escutelo, B2 y ác. Pantoténico en todo el grano y B6 en aleurona y germen) y de vitamina E liposoluble (en germen y salvado). Se pierden en la molienda. Minerales: Hay un 95% de sulfatos y fosfatos de Mg2+, Ca2+ y K+ principalmente. El fosfato está como ácido fítico (llamado también IP6, es un antinutriente, no permite aprovechar al fosfato y además retiene Ca2+), asociado a la parte de salvado.

Harina de Trigo:

Artículo 661: Se entiende por Harina, sin otro calificativo, al producto obtenido de la molienda del endosperma del grano de trigo que responda a las exigencias del CAA. Variedades de trigo en Argentina: Triticum aestiuum o vulgare (trigo del pan) y Triticum durum (candeal, el trigo que se usa para pastas). Análisis de la cadena de harina de trigo: Todos los eslabones son relevantes para la calidad del producto que llega al plato: i- Recepción e inspección de la materia prima: viene del campo y de los silos. ii- Separación magnética: se separan tornillos de las máquinas, clavos, etc. iii- Limpieza: se separan impurezas vegetales (granos de otros cereales), animales (heces de pájaros y roedores) cuerdas, piedras y otros objetos extraños. iv- Acondicionamiento: Consiste en llevar a humedad 15% para llevar al salvado a un estado más quebradizo y mejorar el estado físico del grano. Se debe evitar la desnaturalización del gluten con los excesos de T. v- Molienda y cribado: se hacen pasar los granos entre dos cilindros estriados (rodillos trituradores) que giran en sentido opuesto y a distinta velocidad. Las estrías desgarran al grano y lo separan en sus partes anatómicas. vi- Tamizado. Luego se van pasando los restos por tamices y se van separando las distintas fracciones. La calidad de la harina dependerá de su granulometría. Se requiere una separación óptima del germen y el salvado del endosperma, y la posterior reducción éste hasta harina. vii- Incorporación de aditivos: En Argentina, la ley regula el agregado a la harina de una premezcla con vitaminas B1, B2, niacina, ácido fólico y Fe en sus formas más estables para que en el organismo liberen los nutrientes (se encontraron deficiencias en estos nutrientes). viii- Embolsado. ix- Obtención de harina de trigo. Durante el transporte y el almacenamiento, el producto debe resguardarse del agua y del ataque de microorganismos, insectos y roedores. La harina se tipifica según el porcentaje de cenizas. A mayor porcentaje de cenizas (más salvado y germen) menos ceros en la tipificación. La más pura en endospermo es 0000. Para cada una de las tipificaciones hay un % máximo de humedad permitido por un problema de conservación. En la harina 0000 se permite mayor %humedad que en las otras porque al tener menos germen, tiene menos lípidos y es menos susceptible a la rancidez oxidativa e hidrolítica. Las cenizas se determinan a 900-920ºC y se calculan sobre base seca para tener un método de tipificación normalizado. La humedad se mide por diferencia de peso luego de calentar a 130ºC durante 1 hora para harina de trigo. El tiempo de estufa para la determinación de humedad está estandarizado porque el agua ligada que se saca depende del tiempo. Se define el grado de extracción (GE) según:

GE= Kg de harina obtenidos/100Kg de grano molidos

El GE disminuye al aumentar el número de ceros (harina integral, GE=100%, el GE típico es 60-70%). La tipificación se realiza determinando cenizas sobre base seca. Sin embargo, sería conveniente hacerlo con un componente que varíe mucho de concentración en GE= 60-70%. Por ejemplo, se podría tipificar por fibra, sería mejor que tipificar por cenizas pues los minerales dependen del tipo de suelo. Pero la concentración de fibra es muy pequeña y determinar minerales es más rápido y menos complejo.

11. Aditivos

Definiciones y Requisitos:

Los aditivos son sustancias naturales o sintéticas añadidas a los alimentos procesados, para desempeñar una función útil, que justifique su uso (ej: mejorar conservabilidad, aumentar el valor nutritivo, conferir o mejorar alguna propiedad funcional, etc).

Otra definición: Son sustancias adicionadas intencionalmente o no a los alimentos y bebidas del hombre y de los animales productores de alimentos. Clasificándolos:

1. Aditivos voluntarios o directos: son los descriptos por la primer definición, y los únicos que se consideran como aditivos en Argentina.

2. Aditivos involuntarios o indirectos: residuos de pesticidas o de medicamentos para animales empleados en la producción de alimentos y sustancias químicas que liberan los materiales de envasado. Se los considera como aditivos en EEUU

Definición del CAA: Cualquier sustancia o mezcla de sustancias que directa o indirectamente modifiquen las características físicas, químicas o biológicas de un alimento, a los efectos de su mejoramiento, preservación, o estabilización, siempre que:

a- Sean inocuos por sí mismos o a través de su acción como aditivos en las condiciones de uso.

b- Su empleo se justifique por razones tecnológicas, sanitarias, nutricionales o psicosensoriales necesarias.

c- Respondan a las exigencias de designación y de pureza que establezca este Código.

El CAA tienen una lista positiva de aditivos. Los aditivos deben formar parte de la lista positiva del CAA, ser utilizados solamente en los alimentos mencionados en el CAA y la cantidad utilizada debe ser la mínima para lograr el efecto deseado.

No deben usarse para: I. Enmascarar técnicas y procesos defectuosos de elaboración y/o manipulación.

II. Si su uso provoca una destrucción considerable del valor nutritivo del alimento. III. Perseguir finalidades que pueden lograrse con prácticas lícitas de fabricación. IV. Engañar al consumidor.

Denominación de los Aditivos:

En los países de la Unión Europea, los aditivos alimentarios autorizados se designan mediante un número de código, formado por la letra E y un número de 3 o 4 cifras. Codex Alimentarios Comission Comitee on food additives and contaminants desarrolló un sistema internacional de números INS (international numbering system) basada en la letra E. En los rótulos de los alimentos los aditivos se indican con la denominación E o INS excepto en casos en los que sean aditivos riesgosos para algún sector de la población (ej: Aspartamo que contiene Fenilalanina y algunos aditivos que producen reacciones alérgicas).

TIPO DE ADITIVO E e INS Colorantes 100 a 180

Conservantes 200 a 290 Antioxidantes 300 a 326

Reguladores del pH 260, 270 y 330 Agentes emulsionantes, estabilizantes, espesantes y gelificantes 400 a 483

Antiapelmazantes 504 a 572 Potenciadores del Sabor 620 a 637

Edulcorantes 950 a 967 Gasificantes 290, 503 y 339

Función de los aditivos:

Los aditivos se clasifican por su función. Los aditivos que cumplen más de una función son englobados dentro del grupo correspondiente a su función principal.

1. Antiespumante: sustancias que previenen o reducen la formación de espuma. 2. Antihumectante/Antiaglutinante: son sustancias capaces de reducir las

características higroscópicas de los alimentos y disminuir la tendencia de las partículas individuales a adherirse unas a las otras.

3. Antioxidante: sustancias que retardan la aparición de alteraciones oxidativas de los alimentos.

4. Colorante: sustancias que confieren, intensifican o restauran el color de un alimento.

5. Conservador: sustancias que impiden o retardan la alteración de alimentos provocada por microorganismos o enzimas.

6. Edulcorante: son sustancias diferentes de los azúcares que aportan sabor dulce al alimento.

7. Espesante: sustancias que aumentan la viscosidad de un alimento. 8. Gelificante: sustancias que dan textura a través de la formación de un gel. 9. Estabilizante: son sustancias que hacen posible el mantenimiento de una

dispersión uniforme de dos o más sustancias inmiscibles en un alimento. 10. Aromatizante/Saborizante: son sustancias puras o mezclas con propiedades

aromáticas, sápidas o ambas, capaces de dar o reforzar el aroma, el sabor o ambos de los alimentos.

11. Humectante: sustancias que protegen a los alimentos de la pérdida de humedad en ambientes de baja humedad relativa o que facilitan la disolución de un polvo en medio acuoso.

12. Regulador de la acidez: son sustancias que alteran o controlan la acidez o alcalinidad de los alimentos.

13. Acidulante: son sustancias que aumentan la acidez y/o dan un sabor ácido a los alimentos.

14. Emulsionante/Emulsificante: son sustancias que hacen posible la formación o mantenimiento de una mezcla uniforme de dos o más fases inmiscibles en el alimento.

15. Mejoradores de la harina: son sustancias que agregadas a la harina mejoran su calidad tecnológica.

16. Resaltador del sabor: sustancias que resaltan o realzan el sabor y/o el aroma de un alimento.

17. Leudantes Químicos: son sustancias o mezclas de sustancias que liberan gas y de esta forma aumentan el volumen de la masa.

18. Glaceantes: son sustancias que cuando son aplicadas en la superficie externa de un alimento imparten una apariencia brillante o proveen un revestimiento protector.

19. Agente de Firmeza o Endurecedor o Texturizante: son sustancias que vuelven o mantienen los tejidos de frutas u hortalizas firmes o crocantes, o interactúan junto con agentes gelificantes para producir o fortalecer un gel.

20. Secuestrante: son sustancias que forman complejos con los iones metálicos. 21. Estabilizantes del color: son sustancias que estabilizan, retienen o intensifican

el color de un alimento. 22. Espumantes: son sustancias que posibilitan la formación o el mantenimiento de

una dispersión uniforme de una fase gaseosa en un alimento líquido o sólido.

Finalidades de Uso:

1) Mantener o mejorar el valor nutritivo: restaurar los nutrientes perdidos en el procesamiento (ej: agregar vitamina C que se pierde en el calentamiento de alimentos), estandarizar variaciones naturales (dadas por diferencias de climas, lugar geográfico, cosecha, etc.), aumentar el valor nutritivo del alimento (ej: alimentos para grupos etarios que requieren una dieta rica en un dado componente) y prevenir deficiencias nutricionales (fortificación de alimentos Fe para prevenir anemias en harina, Iodo en sal para prevenir problemas de bocio, agregado de vitaminas, minerales, aa especialmente Lis, fibra y AG).

2) Aumentar la Estabilidad o Capacidad de Conservación:

a. Antimicrobianos: Los más usados son ácidos débiles: ácido benzoico, ácido sórbico, ácido propiónico y ácido acético. Se agregan en forma de sales por una cuestión de solubilidad. La forma activa es la forma no disociada del ácido à el pH del alimento define la efectividad del antimicrobiano. El ácido bórico es un buen antimicrobiano porque tiene pKa alto pero es tóxico y por eso se usa en alimentos de consumo esporádico (ej: caviar). Los parabenos (ésteres metílico, etílico y propílico del ácido p-OH benzoico) también tienen pKa alto y no son tóxicos, pero no tienen buenas características sensoriales y por eso se

usan más en la industria farmacéutica que en la alimenticia. Los antimicrobianos son en general lipofílicos y por lo tanto se concentran en la fase lipídica. Como para actuar como antimicrobiano debe estar presente en la fase acuosa, se debe elegir el compuesto de menor coeficiente de reparto octanol/agua. Otro factor a tener en cuenta al elegir los aditivos es la flora microbiana que se quiere inhibir. Usos: • Nitratos y nitritos: carnes procesadas (salchichas, jamón), pescado

ahumado. • Ác. Benzoico y Benzoatos: refrescos, cerveza, aderezos. • Dióxido de azufre y sulfitos: Fruta seca, relleno pasteles, fruta. • Ác sórbico y sorbatos: jugos, productos de panadería, aderezos,

carnes, quesos, lácteos, frutas. • Ác. Propiónico y sales: pan lactal, quesos. • Ác. Acético y acetatos: aderezos, productos de panadería, escabeches.

La [conservante] permitida es menor a la “suficiente”, por lo que hay que combinar los antimicrobianos con otros métodos de conservación.

b. Antioxidantes: Evitan que los alimentos se oxiden al estar en contacto con el oxígeno. Se utilizan compuestos de origen natural (ascórbico en jugos de frutas, mermeladas y frutas enlatadas y tocoferoles, en extractos de origen vegetal) o sintético (BHA= butilhidroxianisol y BHT= butilhidroxitolueno, en aceites, galletitas y pasteles).

c. Antipardeamiento: Hay agentes que evitan tanto el pardeamiento enzimático como el no enzimático. Los sulfitos evitan el pardeamiento y no son tóxicos, pero se usan poco pues pueden producir alergia.

3) Incrementar la aceptabilidad de alimentos sanos y genuinos, pero faltos de atractivo: Se busca mejorar las propiedades sensoriales. Un 75% de los aditivos agregados a los alimentos tienen este fin. Los colorantes y los edulcorantes son los más cuestionados.

1. Colorantes: debido a la producción, al procesamiento y al envasado, se produce la pérdida del color natural de los alimentos. Los colorantes restituyen el color natural o mejoran el atractivo del alimento. Están

presentes en pescados, golosinas, gelatinas, bebidas, mermelada, manteca, galletas, pasteles y verduras. Los hay naturales (costosos) y sintéticos. El colorante más utilizado es colorante caramelo, de origen natural, obtenido por calentamiento de azúcar en distintas condiciones. También se pueden utilizar combinaciones, por ejemplo Tartrazina y azul brillante, mezcla que le da el color verde a las arvejas congeladas. A partir de 1950, los colorantes sintéticos comenzaron a prohibirse debido a resultados de estudios toxicológicos.

2. Aromatizantes/Saborizantes: los hay naturales (esencias o aceites esenciales, extractos, bálsamos, oleorresinas, sustancias aisladas) -caros, sintéticos (idénticos a los naturales –aldehído, alcohol hexílico, acetato de etilo, maltol- o artificiales) y de transformación o reacción (se producen en el alimento dados por ejemplo por reacción de Maillard).

3. Potenciadores del Sabor: aumentan los sabores del alimento. Tradicionalmente se han usado sal, especias, azúcar y vinagre. Además, aumentan la sensación de cuerpo y viscosidad en el paladar (sopas y salsas). El más conocido es el glutamato de sodio. También ácido guanílico, ácido inosínico o inosinatos, maltol y etilmaltol. Los dos últimos son usados como aditivos directos en repostería, confitería, bollería y elaboración de galletas.

4. Edulcorantes: hay calóricos y no calóricos. Los calóricos son polioles: sorbitol, xilitol, manitol, maltitol y lactitol. Son no cariogénicos y en algunos casos pueden tener un efecto laxante. Los no calóricos son sintéticos o naturales. Los naturales son de naturaleza glucosídica (esteviósido, dihidrochalconas, glicirricina) o son péptidos. Los sintéticos son:

• Ciclamato: no aporta calorías pues se usa en baja cantidad porque tiene alto poder edulcorante, es 30 veces más dulce que la sacarosa y estable frente al calentamiento. Historia: por ser barato, estable y enmascarar el sabor amargo de la sacarina se lo usó como aditivo en bebidas dietéticas desde 1950 hasta 1970, año en que se lo prohibió por haber sospechas de aumento de incidencia de cáncer de vejiga en ratones. En 1985 la FDA hace estudios y concluye que el Ciclamato y su producto de hidrólisis no son carcinogénicos, mutagénicos ni genotóxicos. Se observa atrofia testicular en ratones.

• Sacarina: es 300 veces más dulce que la sacarosa pero deja un sabor residual metálico, se absorbe rápidamente y se excreta por orina.

• Aspartamo: es 200 veces más dulce que la sacarosa, pero es inestable frente al ácido y el calor.

• Acesulfame K: es 200 veces más dulce que la sacarosa muy estable frente al calor y al ácido, pero no es metabolizado y deja un sabor residual.

• Sucralosa: es muy soluble en agua, estable al calor y al pH. Durante el almacenamiento una pequeña parte se hidroliza a glc. No deja sabor residual amargo.

4) Permitir la elaboración económica y en gran escala de alimentos de composición y calidad constante en función del tiempo: Tecnología de Fabricación.

1. Espesantes: heteropolisacáridos naturales (alginatos, carragenina, goma guar, goma xántica, pectina) o sintéticos (carboximetilcelulosa, celulosa, almidones modificados) y proteínas (gelatina).

2. Gelificantes: agar, alginato, carragenina, gelatina, pectinas. 3. Estabilizantes: alginatos, pectinas. 4. Emulsionantes/Emulsificantes: fosfatos, polifosfatos, ésteres de mono y

diglicéridos de AG, carboximetilcelulosa, gomas, lecitinas, caseinato de sodio, monoestearato de sorbitan.

5. Humectantes: polifosfatos, fosfatos, glicerina, manitol, polidextrosa, propilenglicol y sorbitol. Se usan en embutidos.

6. Glaceantes: ceras, goma laca, parafina líquida. 7. Texturizantes: sulfato de Na y Al, citrato y otras sales de Ca o Mg,

celulosa, polidextrosa y polifosfatos. 8. Espumantes: glicirrina, metiletilcelulosa. 9. Antiaglomerantes: se usan en alimentos en polvo, para que el polvo

fluya. Funcionan por repulsión de cargas eléctricas y fenómenos de superficie. Ej: MgCO3, caolín, MgO, silicato de Mg, silicatos y bentonita.

10. Reguladores de acidez: ácido acético, cítrico, fosfórico, tartárico, málico, láctico, carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos, fosfatos y sulfatos.

11. Acidulantes: ácido acético, cítrico, adípico, HCl, láctico, fosfórico, tartrato ácido de K.

12. Mejoradores de la harina: ácido ascórbico, amilasa, sales de amonio, SO2, clorhidrato de cisteína, proteasas.

13. Leudantes químicos: ácido glucónico, sales de amonio, sales ácidas de Ca, carbonatos.

14. Agentes de masa: celulosa, polidextrosa. Importantes en el diseño de alimentos dietéticos para dar cuerpo sin aportar calorías.

Auxiliares tecnológicos de fabricación:

Toda sustancia usada intencionalmente en la preparación de alimentos o de sus ingredientes o en la transformación de materias primas en productos intermedios. Tienen los mismos requerimientos toxicológicos que los aditivos, pero se usan sólo en el proceso de fabricación, su función es pasajera y no se encuentran en el producto final o se encuentran en trazas. Clasificación:

I. Sirven para purificar

a. Antiespumantes: ácidos grasos, dimetilpolisiloxanos. b. Clarificantes: C activado, albúmina, alginatos. c. Agentes de filtración y floculantes: membranas hechas con polímeros sintéticos. d. Agentes de lavado y pelado: NaOH, ácidos orgánicos. e. Agentes depilantes y desplumantes: alquilarilsulfonatos, éteres poliglicólicos) f. Agentes de desinfección y tratamiento de aguas: Cl2, O3, KMnO4.

II. Sirven para modificar y transformar

a. Catalizadores: Ni, Cu, Mn, Pt, ácidos, bases, sales. b. Enzimas: papaína, pepsina, cuajo, lisozima, amilasa, lipasa, lactasa, pectinasa,

proteasa. c. Resinas de intercambio iónico. d. Disolventes de extracción: propano, butano, hexano, etanol, acetona. e. Agentes reaccionantes: hidrogenantes, decolorantes, desodorizantes,

desamargantes, malteantes, madurantes, coagulantes. f. Correctores de pH: HCl, H2SO4, H3PO4, acético, hidróxidos, carbonatos,

lactatos. g. Auxiliares de fermentación y medios de cultivo: fosfatos, tiamina.

III. Tienen Influencia sobre el estado de preservación del alimento

a. Agentes de congelación: N2, CO2. b. Desecantes: sílice. c. Modificadores de cristalización: laurilsulfatosódico. d. Gases impelentes: N2, CO2. e. Agentes desmoldadores y abrillantadores: cera, parafina, talco, yeso. f. Agentes de revestimiento no consumibles: parafina, cera de abejas, CMC,

alginato sódico.

Seguridad del Empleo de Aditivos:

Para estimar la seguridad del empleo de aditivos hay que hacer una evaluación toxicológica y estimar la ingesta. La JECFA es una comisión internacional que se reúne varias veces al año, se ocupa de encargar los estudios toxicológicos y en función de los resultados aprobar o no el aditivo. El objetivo de la evaluación es determinar el potencial tóxico de una sustancia, identificar los efectos adversos, y garantizar la seguridad de la exposición. Si el aditivo es aprobado, la JECFA establece la IDA: IDA (Ingesta Diaria Admisible): es una estimación de la cantidad de una sustancia

expresada en mg/día * Kg de peso corporal que puede ser ingerida en la alimentación

a lo largo de toda la vida sin riesgos apreciables para la salud (no importa la edad, se

puede ingerir diariamente a partir de los 3 años).

ü NOEL: es la mayor concentración del aditivo que no provoca alteraciones detectables en la morfología, capacidad funcional, crecimiento o desarrollo de la vida media del animal. Es una dosis experimental, y la determinación de un efecto adverso depende de las dosis testeadas, del efecto adverso elegido y de la habilidad para distinguir entre efectos reales y falsos positivos.

IDA = NOEL/FS = Nivel sin un efecto observado/factor de seguridad

ü El factor de seguridad es un número entre 10 y 100, se incorpora al extrapolar datos de ensayos hechos con animales a humanos, da un margen de seguridad. Es necesario debido a:

a- Diferencias de metabolismo y sensibilidad entre especies b- En los ensayos con animales éstos son seleccionados. c- La población de animales del estudio es pequeña. d- Son ensayos muy caros: el factor achica la cantidad y disminuye costos.

Se reduce el margen de seguridad si: a- Son aditivos de uso frecuente desde hace mucho tiempo bien tolerados

por el organismo humano. b- Se tienen datos de toxicidad obtenidos directamente en el hombre. c- Los datos toxicológicos son muy completos.

Se aumenta el margen si: a- Los datos toxicológicos no son suficientes para asegurar inocuidad en las

condiciones de uso. b- El aditivo se utiliza en alimentos de consumo estacional. c- El efecto tóxico es grave y/o irreversible. d- El aditivo está destinado a alimentos de consumo intensivo por niños.

La cantidad de un aditivo a agregar es la mínima cantidad necesaria para lograr el efecto deseado. Se establece atendiendo:

a. El nivel de consumo estimado de alimento o alimentos para los cuales se propone el aditivo.

b. Los niveles mínimos que en estudios sobre animales producen desviaciones importantes respecto del comportamiento fisiológico normal.

c. El suficiente margen de garantía para reducir al mínimo todo peligro para la salud en todos los grupos de consumidores.

Para establecer la IDA, es necesario analizar la metodología de la fabricación, la presencia de impurezas, el destino del alimento, los niveles de empleo y estimar la ingesta diaria. Algunos aspectos a tener en cuenta son: tener una idea de la toxicidad esperada (estructura química del aditivo), conocer los niveles de exposición, la ocurrencia natural en los alimentos, el uso en alimentos tradicionales y los efectos del aditivo en el hombre.

Hay diferentes categorías de IDA: A. IDA numérica B. IDA no especificada: no hay limitación porque no hay efecto tóxico (ej: pectinas,

no se absorben). C. IDA aceptable: el nivel usado se autorregula por buenas prácticas de

manufactura. D. IDA temporaria: cuando faltan datos para terminar de evaluarla. E. IDA de grupo: para compuestos con estructuras similares (ej: saborizantes,

carotenoides o esencias). F. IDA no establecida: el aditivo no está probado.

El valor de IDA no es definitivo, puede ameritar revisión si aparecen nuevos datos sobre la seguridad del aditivo, nuevos usos del aditivo o nuevos métodos de fabricación

(se pueden modificar las impurezas). En EEUU, la FDA es la autoridad para regular alimentos y sus componentes, los fabricantes pueden solicitar a la FDA la revisión del uso de un componente para determinar si puede considerarse en la categoría de GRAS (sustancias generalmente reconocidas como seguras basado en uso extensivo o en evidencia científica publicada).

Información preliminar a los ensayos toxicológicos: hay que tener especificaciones de identidad química y pureza (se testean características físicas y químicas, olor, volatilidad, estabilidad). Los datos exigidos relacionados con la reactividad son: reactividad química, estabilidad durante el almacenamiento y reacciones en sistemas modelo, reacciones en sistemas alimentarios y destino del aditivo en los seres vivos.

Desarrollo de las especificaciones: Los aditivos pueden ser productos naturales, sustancias simples sintéticas o una mezcla sintética compleja. De ese modo, la JECFA utiliza el siguiente esquema para el desarrollo de las especificaciones: identificación, funciones, establecimiento de ensayos para identificarlos y ensayos para la determinación de componentes principales.

También es necesario realizar estudios metabólicos que implican analizar y describir la ruta, la velocidad y el grado de absorción de la sustancia, el nivel de acumulación en diferentes órganos o tejidos, el metabolismo y la naturaleza de los metabolitos, la ruta y velocidad de eliminación, el balance metabólico con identificación de los metabolitos y el efecto de diferentes dosis en el metabolismo. Los resultados pueden ser diversos: que los metabolitos formados por el aditivo se encuentren naturalmente presentes en el organismo a mayor concentración a aquellos que derivan de su uso como aditivo, que el compuesto no se adsorba en el organismo (hidrocoloides, gomas), que el aditivo antes de adsorberse se degrade a compuestos conocidos y seguros o que se acumule, en cuyo caso nunca es permitido.

Estudios Toxicológicos: se realizan si se aprueban los estudios metabólicos.

a- Estudios de Toxicidad Aguda: evalúan los efectos de la exposición a una o varias dosis en 24hs. Permite establecer la DL50 y comparar toxicidad relativa de distintas sustancias. Es más útil para contaminantes que para aditivos, ya que estos últimos son en general poco tóxicos en exposiciones agudas.

b- Estudios de Toxicidad a Corto Plazo: se realizan en 1/10 o menos de la vida media del animal. Sirven para identificar y caracterizar efectos por la exposición repetida de distintas dosis de la sustancia. Se obtienen la diferencia de sensibilidad entre especies, el nivel aproximado de dosis que provoca el efecto tóxico y la relación dosis-respuesta. A partir de estos estudios se selecciona la dosis a emplear en los estudios a largo plazo.

c- Estudios de Toxicidad a Largo Plazo: se realizan a lo largo de la vida media del animal. Sirven para detectar efectos tóxicos que sólo se producen después de la exposición prolongada (efectos cancerígenos por ejemplo), determinar el nivel de dosis máxima que no provoca efectos (NOEL), y determinar la sensibilidad en relación con la edad. Es importante realizar consideraciones respecto a la selección de la especie animal y la selección de la dosis aplicada. Dosis muy altas pueden alterar la composición de la dieta, provocar muerte prematura y perder relevancia en cuanto a la aplicación a humanos. Dosis muy bajas disminuyen la sensibilidad del experimento y aumentan la probabilidad de ensayos fallidos.

Ingesta de Aditivos: Como la IDA se divide entre los distintos alimentos en los que se va a permitir el uso del aditivo, es necesario cuantificar la ingesta de dichos alimentos. El objetivo es proteger la salud del consumidor y aportar información para el desarrollo de reglamentaciones. Se logra a través del monitoreo de la ingesta y relacionarla con los valores de IDA, identificando los grupos de consumidores que pueden estar en riesgo de ingestas cercanas o mayores a la IDA, y brindando información a entes regulatorios para modificar la regulación en casos de necesidad.

La ingesta de aditivos se evalúa cuando se trata de aditivos autorizados para alimentos de consumo masivo o aditivos con IDA baja (< 5mg/Kg día).

Los métodos para evaluar la ingesta de aditivos son: I. Métodos basados en el consumo de la población: basados en estadísticas de

ventas y en el balance alimentario. Las estadísticas de ventas permiten determinar la ingesta media de aditivos: (producidos+importados–exportados)/población. Esta estimación no considera desperdicios ni variabilidad en el consumo por diferencias de dieta y no provee información sobre todos los alimentos. El balance alimentario se basa en información de producción y no de ventas.

II. Métodos basados en el consumo domiciliario: basados en encuestas domiciliarias, se va siguiendo lo que compra la familia. Los problemas de este método es que no se cuentan las comidas afuera de la casa, no se consideran desperdicios y la unidad de consumo es la familia y no la persona.

III. Métodos basados en el consumo de individuos: se construyen dietas modelo en base a información del consumo de alimentos que representan una dieta típica. También se usan registros de datos individuales: registros de alimentos/día o registros del peso de los alimentos consumidos.

Al pasar por los métodos de I a III los estudios se van haciendo más precisos y costosos. Beneficios del uso de aditivos:

1. Alimentos más seguros y nutritivos 2. Más diversidad de alimentos 3. Alimentos a precios menores 4. Menores pérdidas de alimentos (conservantes)

Riesgos del uso de aditivos: se deben evaluar en relación a otros riesgos en alimentos y al de las formulaciones libres de aditivos. Por ejemplo, el NO2

- en carnes inhiben a Clostridium botulinum pero pueden producir nitrosaminas cancerígenas. Se los usa pues el riesgo de botulismo es mayor al de la producción de nitrosaminas.

1) Pruebas científicas sobre seguridad insuficientes o dudosas. 2) Riesgos/efectos a largo plazo de la ingesta diaria simultánea de muchos aditivos

12. Propiedades Sensoriales

Los alimentos provocan sensaciones, algunas evocan sentimientos placenteros, otras de disgusto o rechazo. La apreciación de los alimentos se produce fundamentalmente a través de la percepción sensorial y por lo tanto es necesario potenciar los métodos analíticos basados en dicha apreciación sensorial, pues son los más adecuados para la valoración final de la calidad de los alimentos. El análisis de los componentes químicos

y de las propiedades físicas de un alimento aporta información sobre la naturaleza del estímulo que percibe el consumidor, pero no sobre la sensación que experimenta al ingerirlo. El análisis sensorial permite tener una idea global del producto de forma rápida, informando su grado de aceptación o rechazo (no sólo intervienen los cinco sentidos, sino que también interviene el factor afectivo: “aceptación” o “rechazo”).

Con la vista se perciben el color, forma, textura, frescura de los alimentos, con el oído su crujir, con el olfato su olor o aroma, con el gusto los cuatro o cinco gustos elementales y si se considera la sensación percibida vía retronasal, el sabor del alimento y por último con el tacto la sensación de dureza o blandura, rugosidad y temperatura.

La evaluación sensorial es una disciplina científica usada para evocar, medir, analizar e interpretar las reacciones a aquellas características de los alimentos que se perciben por los sentidos de la vista, el oído, el olfato, el gusto y el tacto. El “instrumento” utilizado son personas perfectamente entrenadas. Se miden y regulan las sensaciones, se definen umbrales, se establecen tests y escalas y se recurre al tratamiento estadístico para interpretar el significado de los datos, incluyendo su impacto hedónico.

Algunas definiciones:

• Flavor: percepción integrada de todos los sentidos que contribuyen durante el consumo del alimento. Son las sensaciones subjetivas que experimenta una persona al observar o ingerir un alimento que determinan la aceptación o rechazo. La calidad sensorial de un alimento depende de las condiciones fisiológicas, psicológicas, étnicas y sociológicas de la persona y de las características químicas, físicas y estructurales del alimento.

Gusto: es la percepción sensorial captada por las papilas gustativas.

El estímulo es causado por sustancias solubles en agua (deben disolverse en la saliva), polares y no volátiles. Se requieren concentraciones mayores que las de las sustancias que determinan el olor. En cierto rango, la intensidad del gusto depende del log de la intensidad del estímulo (concentración).

Hay receptores gustativos ubicados en la lengua (10000 papilas gustativas) y la cavidad oral. Estos receptores tienen un umbral, una concentración mínima a la que se percibe el gusto. Las temperaturas extremas y el mantenimiento prolongado del estímulo bajan la sensibilidad. Hay cuatro tipos de gustos: dulce, amargo, salado y ácido.

Los componentes químicos presentes en la comida ingerida estimulan receptores de cada zona y los nervios transmiten estos impulsos al cerebro. El sentido del olfato añade información para conseguir una amplia gama de sabores.

El receptor del gusto dulce tiene dos grupos polares y uno hidrofóbico. Los compuestos que generan el gusto dulce deben tener un grupo glicóforo, con 3 elementos (ver HdC).

El gusto salado es una mezcla de los otros 3 gustos. Es una propiedad de electrolitos (ej: NaCl). Se genera por la interacción de los complejos catión hidratado/anión con el receptor, que es de tipo AH/B. Los cationes son los responsables del gusto salado, Na+ y Li+ son los más salados, las sales de K+, Mg2+, Ca2+ son más amargas que saladas. Los aniones que acompañan al catión tienen un efecto inhibitorio del gusto salado que causa el catión. Para un mismo catión, Cl- es el menos inhibidor y en orden creciente le siguen: Br-, I- , SO4

2 - y NO3-.

El gusto ácido posee receptores de tipo AH/B, que interacciona con iones hidronio. No se conoce bien la influencia de los aniones ni de las especies moleculares. La fuerza del ácido parece no ser determinante, a igual pH los ácidos orgánicos (cítrico, málico, tartárico, acético) tienen gusto más ácido que el HCl, en cambio sí parece de importancia el peso molecular, tamaño y polaridad del compuesto.

El gusto amargo tiene un receptor parecido al del gusto dulce, los compuestos que lo producen tienen que tener un grupo polar y un grupo hidrofóbico. Si por la geometría de la molécula se puede acomodar en los receptores del gusto amargo y del dulce, el gusto resulta “agridulce”. Los D-aa son dulces, mientras que los L-aa son amargos. Muchas personas no perciben el gusto amargo o lo hacen con diferente intensidad. Algunos componentes amargos en alimentos son:

Ø Quinina: se lo usa como patrón de la sensación gustativa amarga y como aditivo en agua tónica.

Ø Sacarina: para algunas personas es dulce y para otras es amarga. Ø Creatina: presente en carne (en sopas da gusto amargo para algunas personas). Ø Cafeína: en café, té y cacao da un gusto moderadamente amargo. Ø Teobromina: abundante en cacao da un gusto similar a la cafeína. Ø Lupulona y Humulona: en cerveza, derivan del lúpulo, dan el gusto amargo. Ø Limonina y Naringina: deben tener una concentración determinada en los jugos

derivados de los cítricos, para no impartir demasiado gusto amargo. Ø Péptidos en hidrolizados proteicos: deseables en ciertos quesos madurados. Ø Sales: la intensidad del amargo aumenta con los diámetros de los iones. MgCl2

es muy amarga, KCl es algo amarga.

dulce ácido salado amargo

Se reconoce un quinto gusto, Umami o gusto delicioso, dado por exaltadores del flavor de uso industrial, que se utilizan en concentraciones mayores que su umbral y exaltan los flavores a niveles por debajo de sus umbrales. No se conoce el mecanismo por el cual actúan. Ej: L-glutamato monosódico (en carnes, aves, pescados), Maltol y Etil maltol (en hortalizas y productos dulces).

Sensaciones trigeminales: son otros fenómenos relacionados con el gusto, provocados por estímulos químicos no específicos. Son sensaciones irritantes o agresivas percibidas en la cavidad bucal, acompañadas en general de picazón, contracciones, calor, frescura o incluso irritación.

v Picante: produce picazón, pudiendo llegar al dolor. Ej: ajíes chilli, jengibre, pimienta negra, rábano, clavo, mostaza, radicheta.

v Astringente: da una sensación resultante de una contracción de la mucosa de la boca debido a la reacción química entre las proteínas de la saliva y los polifenoles o taninos del alimento. Ej: té, vino tinto, bananas.

v Ardiente: es la sensación de calor en la cavidad bucal. v Acre: es una sensación de irritación de la mucosa de la parte posterior de la

cavidad bucal. v Metálico: produce una sensación de picazón eléctrica sobre la lengua y encías. v Fresco: da sensación de frescura. Ej: peppermint, menta, mentol, spearmint.

El retrogusto puede o no presentarse, es la sensación olfato-gustativa que aparece después de tragar el alimento y que difiere de las sensaciones percibidas cuando éste estaba en la boca. La persistencia es la continuidad de la percepción olfato-gustativa después de que se ha tragado el alimento, la naturaleza de la persistencia puede ser compleja, asociando aromas, sabores básicos y sensaciones trigeminales.

Olor: percepción sensorial captada por los receptores olfativos.

Olor vs. Aroma u olor indirecto, ambas sensaciones se perciben por el órgano olfativo, pero el aroma se percibe por vía retronasal (vía indirecta) durante la degustación.

El estímulo es causado por sustancias extremadamente volátiles, poco polares, algunos de ellos inestables. Se requieren concentraciones muy bajas (ppm, ppb) para generarlo.

Los receptores olfativos se ubican en la nariz y tienen un umbral. El mantenimiento prolongado del estímulo disminuye la sensibilidad por adaptación.

El gusto de un alimento con frecuencia puede relacionarse con un compuesto o clase de compuestos determinados, en tanto que un olor raramente depende de una sola sustancia, sino que depende de numerosos compuestos volátiles, los “compuestos que contribuyen al olor” (ésteres, alcoholes, aldehídos, cetonas, hidrocarburos, aminas, mercaptanos, pirazinas, lactonas). La mayoría de los alimentos tienen trazas de compuestos específicos volátiles con las características del olor de los mismos, éstos se denominan “compuestos con carácter de impacto”.

Los compuestos del flavor se pueden generar: 1- por biosíntesis (compuestos presentes en los tejidos antes del procesado). Se forman por la acción de transaminasas sobre aa de cadena ramificada (Leu). Ejemplos: Metoxialquilpirazinas, dan el olor a tierra en papas y batatas y el olor a verde en arvejas y habas, ésteres generados durante la maduración de frutos y flavores derivados de terpenos, responsables de los flavores en cítricos.

2- enzimáticamente luego del procesado (descompartimentalización enzima-sustrato). Ejemplos: compuestos volátiles azufrados en cebollas, ajos, repollo, repollitos de bruselas y champignones. 3- por fermentaciones (lácticas o etanólicas). Las bacterias lácticas homofermentativas producen acetaldehído en yogur y leches cultivadas, las heterofermentativas producen diacetilo en mantecas. Las levaduras producen abundante etanol en vino y cervezas. El flavor es una mezcla compleja de ésteres y acetales formados por interacción de aldehídos y ácidos con etanol. 4- por reacciones durante la cocción, el procesado o el almacenamiento. Aunque muchos están asociados al desarrollo de aromas y sabores potentes y agradables, pocos otorgan el carácter de impacto. Las reacciones que los generan son reacciones de caramelización y de Maillard, ruptura oxidativa de carotenoides, descomposición térmica de proteínas y descomposición de ácidos grasos saturados y no saturados.

Textura:

Es la propiedad sensorial de los alimentos que es detectada por los sentidos del tacto, la vista y el oído y que se manifiesta cuando el alimento sufre una deformación. También se la puede definir como el conjunto de propiedades mecánicas, geométricas y de superficie de un producto perceptibles por los mecano-receptores, los receptores táctiles y en ciertos casos los visuales y los auditivos.

o Propiedades Mecánicas: relacionadas con la reacción del producto a una fuerza (dureza, elasticidad, adherencia, cohesividad). La dureza es la fuerza requerida para deformar un alimento. El alimento puede ser blando, firme o duro. La elasticidad es la rapidez de recuperación de la forma luego de una deformación. La adherencia es el trabajo necesario que hay que realizar con la lengua para despegar el alimento del paladar y dientes. La cohesividad mide el grado de deformación de un alimento antes de romperse, un alimento puede romperse sin ser deformado o luego de una cierta deformación, si se rompe sin ser deformado es frágil, si se desmenuza fácilmente desde el principio de la masticación es friable.

o Propiedades Geométricas: relacionadas con el tamaño, forma y distribución de las partículas en el producto (granulosidad). De acuerdo a la granulosidad un alimento puede ser liso, arenoso o granuloso.

o Propiedades de Superficie: relacionadas con las sensaciones producidas por el contenido de agua o de grasa del producto (humedad, solubilidad en la boca, cremosidad). La cremosidad es una sensación semilíquida que varía con la crema o sustancia grasa del alimento. A mayor cantidad de grasa y humedad más cremoso suele resultar.

Sensograma

color brillo tamaño forma Impresión visual→ ojo

Sustancias aromáticas volátiles olor → nariz

ácido dulce salado amargo umami gusto→ Lengua cavidad bucal

caliente ardiente refrescante astringente

textura

Somatosensorial*→ lengua cavidad bucal

Ruido → oído * Somatosensorial: sentido del tacto(movimientos musculares y articulares), sensaciones

de dolor, frío y calor.

13. Pigmentos

Los pigmentos son sustancias propias de la materia prima o formados durante la elaboración o el almacenamiento (por ejemplo por pardeamiento), mientras que los colorantes son sustancias agregadas especialmente (aditivos naturales o sintéticos).

Los pigmentos se clasifican en clorofilas, mioglobina y hemoglobina, carotenoides, antocianinas, flavonoides, taninos, betalaínas, quinonas y xantonas.

1) Clorofilas:

Existen las clorofilas a, b, c1, c2 y d.

fitilo fitilo

Clorofila a Clorofila b

Todas las clorofilas poseen un núcleo de porfirina, Mg y fitilo. Son liposolubles, insolubles en agua y solubles en EtOH. Son pigmentos naturales de las plantas, dan el color típico a los alimentos verdes. Se encuentran en los cloroplastos asociadas a lípidos, proteínas y lipoproteínas y tienen actividad fotosintética. La relación clorofila a/b es 3:1.

Alteraciones de las clorofilas:

I. Tratamientos con calor y medio ácido (feofitinización). En una primera etapa, las clorofilas a y b sufren isomerizaciones reversibles a a’ y b’ por inversión del carboximetilo. Si se las trata a 100ºC por 10’, se consigue un 5-10% de conversión. En una segunda etapa, los isómeros a’ y b’ se convierten irreversiblemente en feofitina a y feofitina b. La primera se forma más rápido que la segunda. En esta etapa se pierden el Mg y el color verde, se pasa a un color marrón oliváceo. En la tercer etapa, las feofitinas a y b, pierden el grupo carboximetilo para dar las pirofeofitinas a y b, de color marrón. Efecto del pH: en tejidos calentados el pH interno del tejido baja por la liberación de ácidos. A pH=9 la clorofila es estable y a pH=3 es inestable.

II. Enzimática. La clorofilasa rompe el grupo fitilo de la clorofila y libera el fitol y un clorofilido de color verde brillante y soluble en agua. Las feofitinas, pardas, también son atacadas por la clorofilasa generando feoforbido, también pardo y soluble en agua. Estos procesos no ocurren en hojas frescas a temperatura

Carboximetilo

ambiente, la clorofilasa se activa por calor, tiene una temperatura óptima de 60-82ºC y se inactiva a 100ºC (al hervir)

III. Fotodegradación: Descomposición de la clorofila por acción de la luz con pérdida de color.

Para conservar el color verde en vegetales es necesario: aumentar el pH, tratar con alta T durante un tiempo corto, usar bajas T de escaldado, usar cationes como Zn2+ y Cu2+ (reemplazan al Mg2+ y son estables en medio ácido y calor) y usar NaCl, MgCl2 y CaCl2 en las aguas de calentamiento. 2) Mioglobina:

El color de la carne se debe a los pigmentos hemo, fundamentalmente a la mioglobina (Mb), una proteína muscular compleja similar al pigmento sanguíneo hemoglobina (Hb). En el animal vivo, Mb contiene el 10% del hierro total pero durante el sacrificio, el sangrado elimina la mayor parte del hierro como Hb y el 95% del hierro queda como Mb.

Hb contiene cuatro cadenas polipeptídicas y cuatro grupos hemo. Mb tiene un cuarto del tamaño de Hb y está formada por una cadena polipeptídica de unos 150 aa (globina) unida a un grupo hemo. Las dos se unen reversiblemente con el oxígeno, Hb transporta oxígeno desde los pulmones a las células y Mb lo almacena.

El grupo hemo consiste en un átomo de hierro y un gran anillo porfirínico, formado por cuatro subunidades de pirrol, unidas entre sí por puentes metino. El átomo de hierro está localizado en el centro del anillo de la porfirina y tiene seis sitios de coordinación: 4 ocupados por los átomos de nitrógeno de los anillos pirrólicos, 1 por el residuo His de la globina y el último disponible para complejar átomos electronegativos. El hemo es el componente cromóforo responsable de la absorción de la luz y del color.

Influencia de distintos factores en el color de la carne:

A. Cantidad de Mb en músculo: varía con la especie animal (es mayor en la carne vacuna que en cerdo y por eso la primer es color rojo púrpura y la segunda rosada) y dentro de la misma especie con el tipo de músculo (los músculos locomotores tienen el doble de Mb que los músculos soporte) y con la edad del animal (a mayor edad hay menor cantidad de Mb y es menos afín por el oxígeno).

B. Estado químico de la Mb: la reacción entre Mb y el oxígeno molecular para dar la oximioglobina (MbO2) se conoce como oxigenación y es distinta a la oxidación de Mb para formar la metamioglobina (Mtb). Mb le proporciona a la carne el color rojo púrpura oscuro. En presencia de oxígeno se transforma en forma reversible en MbO2 de color rojo brillante. El exceso de oxígeno hace que el ferroso pase a férrico y se forme Mtb de color pardo marrón, que se genera durante el almacenamiento prolongado de la carne. Por ello se utilizan en forma ilegal sustancias reductoras tales como ácido ascórbico y dióxido de azufre o sulfitos para la preservación del color de carne en carnes picadas.

En la cocción de las carnes por acción del calor se desnaturaliza la globina y se forman hemocromoglobina y hemicromoglobina, de allí el cambio de color durante la cocción.

El proceso tecnológico de curado tiene como objetivo mantener el color rojo de las carnes en embutidos y salazones, pero también se evita el desarrollo de bacterias anaeróbicas como Clostridium botulinum. Este proceso consiste básicamente en el agregado de pequeñas cantidades de nitratos y reductores. El nitrato en medio levemente ácido pasa a ácido nitroso, él que se descompone a óxido nítrico que se combina con Mb formando nitrosomioglobina, pigmento rojo estable y por acción del calor se desnaturaliza la globina pasando a nitrosohemocromoglobina. El ambiente reductor mantiene el hierro como ferroso.

Un trozo de carne envuelta en un film al vacío tiene un color rojo púrpura oscuro, si se le saca el film en la superficie su color cambia a rojo brillante. Los envases al vacío están hechos de cloruro de polivinil y cloruro de polivinilideno, barrera al O2. Los films comerciales están hechos de cloruro de polivinil (resinite/PVC), permeable al O2. El envasado en atmósfera con presencia de CO produce carboxiferromioglobina de color rojo estable.

El desarrollo de microorganismos también produce cambios en los pigmentos (coloración verdosa, amarillenta):

1) La oximioglobina es oxidada por bacterias a metamioglobina (-OH), de color marrón.

2) La metamioglobina, por actividad bacteriana, se transforma en coleglobina (-H2O2), de color verde.

3) La metamioglobina, por actividad bacteriana, se transforma en sulfomioglobina (-SH), de color verde.

La luz con que se iluminan los trozos de carne hace apreciar distintas coloraciones en los cortes de carnes.

3) Antocianinas:

Las antocianinas son un grupo de compuestos hidrosolubles de colores que van del rojo al azul, pasando por los violáceos. Ampliamente distribuidos en el reino vegetal, son responsables del color característico en uvas negras, cáscara de berenjenas, ciruelas moradas y repollo colorado entre otros.

Todas las antocianinas derivan de la estructura básica del catión flavilio:

El catión flavilio es deficiente en electrones y por lo tanto muy reactivo. Las reacciones provocan la decoloración de los pigmentos y son indeseables casi siempre en el procesado de frutas y hortalizas. La velocidad de destrucción de los pigmentos aumenta con el pH. La adición de SO3

2- o SO2 provoca la decoloración dando productos estables pero incoloros. Si se eliminan los SO3

2- o SO2 las antocianinas se regeneran. En presencia de ácido ascórbico también sufren degradación que es catalizada por Cu2+ y Fe2+.

catión flavilio

4) Carotenoides:

Los carotenoides son un grupo de compuestos liposolubles, responsables de muchos de los colores amarillos y rojos de alimentos de origen vegetal y animal. Constituyen una clase de hidrocarburos denominados carotenos y sus derivados oxigenados se llaman xantófilas. Están formados por ocho unidades isoprenoides ligadas de tal modo que la disposición de las unidades isoprenoides se invierte en el centro de la molécula. Pueden presentarse en forma libre en los tejidos vegetales (como cristales o sólidos amorfos) o disueltos en lípidos. También se presentan como ésteres o en combinación con azúcares y proteínas.

Carotenoide Alimento β-caroteno Zanahorias, maíz, zapallo, leche α-caroteno Zanahorias Luteína Maíz y espinaca Capsantina Ajíes rojos Licopeno Tomate Crocetina Azafrán

Pueden ser precursores de vitamina A, teniendo distinta capacidad de provitamina A, el β-caroteno por ruptura en el centro de la molécula da 2 moléculas de vitamina A; el α-caroteno da una molécula de vitamina A y el licopeno no tiene actividad.

La causa principal de degradación de compuestos carotenoides en los alimentos es la oxidación. En los alimentos procesados pueden sufrir autooxidación por reacción con oxígeno atmosférico a velocidades que dependen de la luz, la temperatura, presencia de pro y antioxidantes o por acción de lipooxigenasas.

5) Flavonoides:

Comprenden una diversa clase de pigmentos con una estructura similar a la de las antocianinas. Hay por lo menos 800 flavonoides diferentes, todos hidrosolubles. Uno de los grupos principales son los flavonoles, como el canferol, quercetina y mirecetina. Dan coloraciones amarillas como en uva blanca, vino blanco, y blancas como en coliflor, cebolla y papa. Tienen función antioxidante de grasas y aceites. Son relativamente estables al tratamiento térmico de los alimentos acuosos enlatados.

6) Betalaínas:

Las betalaínas son un grupo de compuestos semejantes a las antocianinas y flavonoides en su aspecto visual. Contienen nitrógeno. Son hidrosolubles. Se conocen unas 70 betalaínas y todas tienen la misma estructura básica:

La más conocida es la de la remolacha colorada. Las betalaínas se degradan durante el procesado térmico, pero debido a la cantidad de pigmento presente, el alimento mantiene el color. El pigmento aislado de la remolacha es estable en el intervalo de pH 4 a 6, de ahí el interés como colorante potencial para alimentos.

Influencia del pH del medio sobre los pigmentos:

Antocianinas Flavonoides Clorofila Carotenos Ácido Rosa-rojo Blanco Verde oliva Sin modificar

Neutro Púrpura-violeta Amarillo- blanco Verde Sin modificar Básico Azul-verde Amarillo- naranja Verde brillante Sin modificar

14. Alteraciones en los Alimentos

CAA, Artículo 6: Alimento Alterado: el que por causas naturales de índole física, química y/o biológica o derivados de tratamientos tecnológicos inadecuados y/o deficientes, aisladas o combinadas, ha sufrido deterioro en sus características organolépticas, en su composición intrínseca y/o en su valor nutritivo.

Tipos de Alteraciones: hay tres tipos principales de alteraciones en alimentos: i. Estado Higiénico: por proliferación de microorganismos. Es la más importante

porque puede generar enfermedades. Prevalecen en alimentos de vida corta. ii. Valor Nutricional: pérdida de vitaminas y minerales, degradación de proteínas

y lípidos y formación de compuestos tóxicos. En alimentos no perecederos. iii. Características Sensoriales: color, textura, flavor. En alimentos no perecederos.

Algunos cambios son deseables (ej: quesos y vinos) y ocurren con el tiempo. Otros son indeseables, producen un deterioro que aumenta con el tiempo à “vida útil”, término ambiguo, de límites imprecisos. Algunas definiciones:

§ IFT (1974): período desde la elaboración de un producto alimentario durante el cual su calidad es “satisfactoria”.

§ Guías del IFST (1993): tiempo durante el cual el producto almacenado bajo condiciones “recomendadas” se mantiene seguro, retiene sus características sensoriales, químicas, físicas y microbiológicas “deseadas” y cumple con los datos nutricionales declarados en el rótulo.

Causas de las Alteraciones:

a. Físicas: implican generalmente cambios de estructura del alimento, no afectan el valor nutricional ni el estado higiénico pero pueden favorecer alteraciones de estos tipos.

b. Químicas: se forman compuestos debido a reacciones químicas o enzimáticas. c. Biológicas: ocurren por acción de microorganismos.

Las alteraciones se pueden dar en forma consecutiva, por ejemplo: Ø Cuando los microorganismos atacan la leche, disminuyen el pH, y hay

desnaturalización de proteínas, precipitan y se corta la leche –biológica à química- .

Ø Golpes en la fruta favorecen el pardeo enzimático y el crecimiento microbiano –física à química y biológica-.

Ø Cristalización del azúcar en la miel aumenta aw y por lo tanto la actividad microbiana –física à biológica-.

Ø Tg à reacciones químicas.

Alteraciones Físicas:

1. Daños Físicos. Hay ruptura de estructuras celulares. Ej: magulladuras en frutas y hortalizas y ruptura de productos quebradizos como las galletitas. Se evita con un buen manipuleo y buenos envases.

2. Transferencia de Humedad. Hay pérdida de agua en vegetales y productos congelados, migraciones (por diferencia de aw en distintas partes del alimento) y aumento en alimentos higroscópicos.

3. Transición Vítrea. Algunas sustancias muestran estados vítreo y gomoso además de los estados cristalino y amorfo típicos. El estado vítreo es más ordenado que el amorfo, involucra más interacciones, la viscosidad es mayor y por lo tanto es menor la movilidad molecular (ej: los caramelos tienen azúcar en estado vítreo). El estado gomoso es más desordenado, hay una movilidad mayor y mayor tendencia a que ocurran reacciones como pardeamiento o absorción de agua. Se busca evitar el pasaje al estado gomoso para que aumente la vida útil.

Tg Tc Tm Amorfo à Vítreo à Cristalino à Gomoso

Tg= T de transición vítrea (disminuye si aumenta aw) , Tc = T de cristalización y Tm = T melting. Son transiciones de segundo orden porque no cambia el estado de agregación.

4. Cristalización. Crecimiento de cristales de hielo (dañan membranas celulares pudiendo producir pérdida de valor nutritivo y terneza), azúcares (produce un aumento de aw y esto aumenta el deterioro microbiano y enzimático) o grasas (por recristalización de grasas puede haber cambios en la textura).

5. Ruptura de Emulsiones. por congelación o por calentamiento (ej: crema). 6. Desnaturalización de Proteínas. Por cambios de pH o T. 7. Retrogradación del almidón. Por bajas T o migración de humedad. Ej: En el

pan, por retrogradación del almidón migra el agua de la miga a la corteza, la miga se endurece y la corteza se ablanda.

Alteraciones Químicas:

1) Proteínas: oxidación, Maillard, entrecruzamiento (puentes S-S), combinación con taninos.

2) HdC: Maillard, caramelización, hidrólisis ácida (pectinas y almidón). 3) Lípidos: oxidación (en alimentos de baja aw, ej: nuez, leche en polvo, café),

Maillard (lípidos oxidados + proteínas) e hidrólisis. 4) Vitaminas: oxidación, Maillard cuando la vitamina C (inestable salvo en medio

ácido) se oxida en presencia de proteínas. Alteraciones por calor, luz y pH. El folato es muy inestable, su pérdida produce alteraciones.

5) Reacciones enzimáticas: A veces la actividad enzimática se intensifica luego de la recolección o el sacrificio muerte celular. Esto ocurre por pérdida del equilibrio funcional normal (hay pérdida de la capacidad regulatoria y liberación de enzimas proteolíticas) y ruptura de membranas (favorece el encuentro enzima-sustrato). Las enzimas pueden tener efectos deseables o indeseables.

Alteraciones Biológicas:

Los microorganismos pueden causar alteraciones, enfermedades o bien pueden transformar los alimentos en forma beneficiosa. Los tejidos sanos son estériles, los microorganismos provienen del suelo, agua, aire, piel de animales, plumas de aves, cavidades corporales, piel y corteza de frutos y hortalizas, cubierta de granos, equipos y personal de la planta. La contaminación de los alimentos lleva a la alteración microbiana à las buenas prácticas higiénicas aumentan la vida útil del alimento. Dentro de los microorganismos se incluyen bacterias (1-5 µ), levaduras (5-10 µ) y hongos (30-100 µ). Los hongos y bacterias forman esporas, estructuras resistentes a condiciones adversas. Se multiplican por división celular y utilizan HdC como fuente de energía. Las enfermedades más comunes transmitidas por alimentos son:

a. Infecciones Alimentarias: el microorganismo causa enfermedad en el huésped al crecer dentro del mismo. Ej: Bacterias: Salmonella, Shigella dysenteriae, E. coli. Virus: no crecen en alimentos, éstos sólo son portadores, Hepatitis y poliomielitis. Parásitos: En carnes y pescados, triquinosis.

b. Intoxicaciones Alimentarias: el microorganismo no necesita crecer en el huésped, produce una toxina en el alimento y ésta es la que produce la enfermedad. Estas toxinas pueden hallarse en leche o hígado de animales

intoxicados. Ej: Bacterias: Clostridium botulinum, Hongos: Aspergillus, en cereales legumbres y frutos secos.

Las transformaciones beneficiosas pueden usarse en la elaboración de alimentos: a. Fermentaciones: pan, bebidas alcohólicas y yogur. b. Maduración: quesos y embutidos como el salamín. c. Flavor: queso y manteca.

Factores que influyen en las alteraciones:

A- Intrínsecos: aw, nutrientes (a mayor cantidad de HdC, más proclive a ser atacado por microorganismos), enzimas, potencial redox, pH, microorganismos, conservadores (limitan el desarrollo de microorganismos).

B- Extrínsecos: Humedad relativa (afecta aw), T, composición de la atmósfera (según si el microorganismo es aerobio o anaerobio), fuentes de contaminación (higiene ambiental, manipulación) y luz.

Predicción de la vida útil:

A- Alteraciones microbianas: se grafica log(UFC/mL) vs. tiempo. Al aumentar la concentración de sal en el medio, disminuye el crecimiento microbiano porque disminuye aw. A baja temperatura se retarda el crecimiento.

B- Alteraciones no microbianas: se elije una sustancia en función de la que se va a medir la vida útil, generalmente se toma la más lábil y se hace un estudio cinético de la velocidad de alteración usando el método diferencial. Ej: pérdida de un nutriente o un pigmento o aparición de una sustancia tóxica. Se calcula Eact a partir de la ecuación de Arrhenius: Eact(Maillard)=120kJ/mol y Eact(reacciones enzimáticas)=40kJ/mol. A veces los alimentos no siguen el comportamiento ideal sino que sufren desviaciones debidas por ejemplo a transiciones del estado vítreo al gomoso.

Preservación de Alimentos:

La mayoría de los métodos evitan el desarrollo microbiano. Algunas producen cambios indeseables en los alimentos y otras no los modifican.

1. Tratamiento Térmico: la Pasteurización destruye microorganismos patógenos, la esterilización (T>121ºC) destruye todos los microorganismos. Esta última se lleva a cabo en la leche larga vida. En ambos casos hay inactivación de enzimas y pérdida de características físicas y/o nutrientes dependiendo de las condiciones.

2. Bajas T: refrigeración, congelación. No destruyen microorganismos, evitan o retardan su crecimiento. No producen cambios en el valor nutricional.

3. Disminución de aw: no destruye pero evita el crecimiento sobretodo de los patógenos. Concentración, deshidratación, agregado de sal o azúcar.

4. Disminución de pH: por fermentación o agregado de ácidos. 5. Modificación de la Atmósfera: atmósfera inerte, vacío, reemplazo del O2 por CO2

en vegetales para que la respiración una vez cosechado sea lenta. Poco usado. 6. Ahumado: formación de compuestos volátiles a partir de madera que se quema,

hay reacciones de Maillard entre los humos y las proteínas del alimento (color pardo). Hay deshidratación superficial. Poco usado.

7. Aditivos conservadores. 8. Radiaciones: microondas, luz UV, ionizantes. Poco usados. 9. Métodos muy poco usados: pulsos eléctricos y altas presiones. Disminuyen la

carga microbiana.

10. Métodos Combinados: Efecto de vallas. Se aplican varios métodos poco drásticos que sumados aumenten la vida útil y no alteren demasiado el alimento.