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<ul><li><p>Modificaciones de componentes de los alimentos: cambios qumicos y bioqumicos por procesamiento y almacenamiento</p><p>FACULTAD DECIENCIAS EXACTAS</p><p>Cecilia Elena Lupano</p><p>Libros de Ctedra</p></li><li><p> MODIFICACIONES DE COMPONENTES DE LOS </p><p>ALIMENTOS: </p><p>CAMBIOS QUMICOS Y BIOQUMICOS POR PROCESAMIENTO Y ALMACENAMIENTO </p><p>Cecilia Elena Lupano </p><p>2013 </p></li><li><p>2</p><p> Lupano, Cecilia Elena Modificaciones de componentes de los alimentos: cambios qumicos y bioqumicos por procesamiento y almacenamiento . - 1a ed. - La Plata : Universidad Nacional de La Plata, 2013. E-Book: ISBN 978-950-34-1028-8 1. Qumica. 2. Alimentos. I. Ttulo CDD 664.028 Fecha de catalogacin: 28/10/2013 Diseo de tapa: Direccin de Comunicacin Visual de la UNLP </p><p>Universidad Nacional de La Plata Editorial de la Universidad de La Plata 47 N. 380 / La Plata B1900AJP / Buenos Aires, Argentina +54 221 427 3992 / 427 4898 editorial@editorial.unlp.edu.ar www.editorial.unlp.edu.ar Edulp integra la Red de Editoriales Universitarias Nacionales (REUN) Primera edicin, 2013 ISBN 978-950-34-1028-8 2013 - Edulp </p></li><li><p>3</p><p>A mi esposo, Nstor </p><p>A mis hijos, Matas y Agustina </p><p>A mis padres, Elena y Rando </p></li><li><p>4</p><p>Hay hombres que de su cencia </p><p>tienen la cabeza llena; </p><p>hay sabios de todas menas, </p><p>mas digo, sin ser muy ducho: </p><p>es mejor que aprender mucho </p><p>el aprender cosas buenas. </p><p> Jos Hernndez </p><p> Martn Fierro </p></li><li><p>5</p><p>AGRADECIMIENTO </p><p>A todas las personas, docentes y alumnos, que contribuyeron a mi formacin. </p><p>A la Universidad Nacional de La Plata y al Consejo Nacional de Investigaciones Cientficas y Tcnicas (CONICET), por haberme permitido iniciar en la docencia y en la investigacin. </p><p>A la Universidad Nacional de La Plata, por hacer posible la edicin de este libro. </p><p>Al Prof. Jean Claude Cheftel, por sus valiosos comentarios y sugerencias, que ayudaron a mejorar su calidad. </p></li><li><p>6 </p><p>NDICE </p><p>NDICE6 </p><p>PRLOGO11 </p><p>CAPTULO 1 </p><p>Modificaciones de las protenas.......................................................12 </p><p>Tratamientos suaves..12 </p><p>Fraccionamiento...12 </p><p>Desnaturalizacin.....13 </p><p>Agentes......................................................13 </p><p>Consecuencias.16 </p><p>Algunas reacciones no severas................................17 </p><p>Tratamientos y procesos severos.............................................17 </p><p>Modificaciones enzimticas............18 </p><p>Modificaciones de las protenas por microorganismos...18 </p><p>Modificaciones de las protenas por enzimas...............20 </p><p>Modificaciones qumicas de las protenas en ausencia de otros </p><p>componentes </p><p>Hidrlisis..22 </p><p>Isomerizacin.............................................23 </p><p>Modificacin de las cadenas laterales de los residuos de </p><p>aminocidos25 </p><p>Modificaciones qumicas de las protenas en presencia de otros </p><p>componentes de los alimentos </p><p>Interacciones entre las protenas y los lpidos oxidados..34 </p><p>Interacciones entre las protenas y los glcidos u otros compuestos </p><p>con grupos carbonilo: reacciones de Maillard36 </p><p>Formacin de acrilamida...46 </p><p>Interacciones de las protenas con los polifenoles...51 </p><p>Modificaciones de las protenas en contacto </p><p>con aditivos y otros compuestos </p></li><li><p>7 </p><p>Tratamientos oxidantes.53 </p><p>Interacciones de las protenas de los alimentos con los sulfitos57 </p><p>Interacciones protenas-nitritos59 </p><p>Interacciones protenas compuestos clorados..61 </p><p>Otras reacciones61 </p><p>Bibliografa62 </p><p>CAPTULO 2 </p><p>Modificaciones de los lpidos..66 </p><p>Lpidos simples ..66 </p><p>Lpidos compuestos ..66 </p><p>Lpidos derivados67 </p><p>Modificaciones suaves69 </p><p>Cristalizacin de triglicridos..69 </p><p>Condiciones.69 </p><p>Consecuencias71 </p><p>Fraccionamiento72 </p><p>Emulsiones73 </p><p>Modificaciones severas...73 </p><p>Liplisis...73 </p><p>Condiciones.74 </p><p>Consecuencias74 </p><p>Reacciones..74 </p><p>Oxidacin de lpidos.75 </p><p>Consecuencias...76 </p><p>Mecanismo de la oxidacin no enzimtica de lpidos...76 </p><p>Condiciones.88 </p><p>Control de la oxidacin de lpidos92 </p><p>Descomposicin trmica y fritura...97 </p><p>Fritura99 </p><p>Bibliografa..102 </p><p>CAPTULO 3 </p></li><li><p>8 </p><p>Modificaciones de los hidratos de carbono104 </p><p>Tratamientos suaves.104 </p><p>Azcares .105 </p><p>Formacin de hemiacetales, hemicetales, acetales y cetales..105 </p><p>Transicin vtrea...107 </p><p>Almidn109 </p><p>Estructura del almidn109 </p><p>Mejora en el empaquetamiento dentro de los grnulos de almidn...110 </p><p>Gelatinizacin..113 </p><p>Retrogradacin del almidn..115 </p><p>Cambios en la viscosidad de la pasta de almidn por </p><p>Calentamiento y enfriamiento..116 </p><p>Complejos del almidn...117 </p><p>Otros polisacridos 118 </p><p>Estructura y fuente de fibras.119 </p><p>Tratamientos fsicos121 </p><p>Agentes qumicos122 </p><p>Tratamientos severos123 </p><p>Hidrlisis...123 </p><p>Condiciones.123 </p><p>Reacciones de los monosacridos .125 </p><p>Enolizacin e isomerizacin..126 </p><p>Reacciones de deshidratacin y degradacin trmica.127 </p><p>Caramelizacin129 </p><p>Oxidacin a cidos aldnicos131 </p><p>steres..133 </p><p>Bibliografa..133 </p><p>CAPTULO 4 </p><p>Modificaciones de componentes minoritarios136 </p><p>Vitaminas.136 </p><p>Vitaminas liposolubles...136 </p></li><li><p>9 </p><p>Vitamina A137 </p><p>Vitamina D141 </p><p>Vitamina E143 </p><p>Vitamina K145 </p><p>Vitaminas hidrosolubles147 </p><p>Vitamina B1 (tiamina)..147 </p><p>Vitamina B2 (riboflavina).150 </p><p>Vitamina B3 o PP (niacina)152 </p><p>Vitamina B5 (cido pantotnico)154 </p><p>Vitamina B6.........................................................................................156 </p><p>Vitamina B9 (cido flico)..158 </p><p>Vitamina B12.161 </p><p>Vitamina C164 </p><p>Vitamina H (Biotina)168 </p><p>Algunas consideraciones generales sobre la estabilidad de las </p><p>Vitaminas.170 </p><p>Modificaciones enzimticas .170 </p><p>Tratamientos fsicos171 </p><p>Agentes qumicos173 </p><p>Minerales.175 </p><p>Funcin.176 </p><p>Biodisponibilidad.177 </p><p>Prdidas por procesado.177 </p><p>Pigmentos, compuestos fenlicos y otros compuestos minoritarios.178 </p><p>Carotenoides...179 </p><p>Estructura.179 </p><p>Algunos alimentos que contienen carotenoides180 </p><p>Estabilidad180 </p><p>Funcin 181 </p><p>Clorofilas..182 </p><p>Estructura.182 </p><p>Estabilidad183 </p></li><li><p>10 </p><p>Funcin en los alimentos...184 </p><p>Compuestos fenlicos...184 </p><p>Acidos fenlicos..184 </p><p>Flavonoides.188 </p><p>Taninos.191 </p><p>Estilbenos.193 </p><p>Curcumina194 </p><p>Gingeroles194 </p><p>Estabilidad195 </p><p>Compuestos azufrados e ndoles201 </p><p>Betalanas201 </p><p>Estructura.202 </p><p>Alimentos que contienen betalanas203 </p><p>Estabilidad203 </p><p>Hemopigmentos..204 </p><p>Estructura.204 </p><p>Alimentos que contienen hemopigmentos.205 </p><p>Estabilidad y color...205 </p><p>Bibliografa..208 </p><p>ndice alfabtico.213 </p></li><li><p>11 </p><p>PRLOGO </p><p> Cette Prface doit tre publie en langue franaise. </p><p>Vingt ans aprs son sjour dans notre laboratoire de Biochimie et Technologie </p><p>Alimentaires de lUniversit de Montpellier, Ccilia Lupano ma fait le plaisir de </p><p>me prsenter son tout rcent livre lectronique. Louvrage porte sur les </p><p>modifications des constituants des aliments sous leffet des traitements </p><p>technologiques et de lentreposage. Sont pris en compte les macro-constituants </p><p>(protides, lipides, glucides), ainsi quun grand nombre de constituants </p><p>minoritaires, dont les vitamines. </p><p>Les ractions chimiques et biochimiques affectant ces constituants font lobjet </p><p>dune description trs complte appuye sur de nombreuses rfrences </p><p>bibliographiques. Les facteurs (temprature, temps, pH, teneur en oxygne, </p><p>pression, activits enzymatiques) qui influencent ces modifications chimiques </p><p>sont examins, ainsi que limpact bnfique ou nfaste de ces dernires sur les </p><p>plans sensoriel, fonctionnel et nutritionnel. </p><p>La prsentation soigne et le style concis de louvrage en rendent la lecture trs </p><p>agrable. </p><p>Labondance et la prcision des informations et des explications rendront ce </p><p>livre lectronique particulirement utile non seulement aux tudiants en </p><p>Sciences des Aliments et en Nutrition, mais aussi aux chercheurs et aux </p><p>industriels impliqus dans ces domaines. </p><p>J. Claude Cheftel Professeur honoraire, Universit de Montpellier </p><p>Le 11 juin 2013 </p></li><li><p>12 </p><p>CAPTULO 1 </p><p>Modificaciones de las protenas </p><p>Las protenas estn formadas por cadenas de aminocidos unidos por </p><p>enlaces peptdicos. Algunos de estos aminocidos son esenciales, es decir, </p><p>debemos incorporarlos con la dieta. Adems de su funcin desde el punto </p><p>de vista nutricional, las protenas otorgan textura y sabor a los alimentos. </p><p>Algunas tienen propiedades funcionales como emulsificantes, espumantes </p><p>o gelificantes. </p><p>Tratamientos suaves </p><p>Fraccionamiento </p><p> El fraccionamiento de las protenas modifica la composicin de aminocidos, ya </p><p>que el alimento se enriquece en algunos componentes proteicos, y se eliminan </p><p>otros. Por ejemplo, en la ultrafiltracin del suero de leche, se eliminan junto con </p><p>las sales y la lactosa, pptidos cortos, enriqueciendo el producto en la </p><p>protenas propias del lactosuero. Otro ejemplo es la obtencin de aislados de </p><p>soja (1,2). </p></li><li><p>13 </p><p>Desnaturalizacin </p><p> En la desnaturalizacin de protenas se pasa de un estado ordenado a un </p><p>estado desordenado, sin romper ninguna unin peptdica. Se producen </p><p>modificaciones en la conformacin de las protenas (estructuras secundaria, </p><p>terciaria y cuaternaria), y desenmascaramiento de zonas hidrofbicas, dando </p><p>como resultado el desplegamiento de la molcula. </p><p>Desde el punto de vista nutricional, se modifica la digestibilidad: en general la </p><p>digestibilidad aumenta, ya que al desplegarse quedan ms sitios expuestos al </p><p>ataque de las proteasas. La digestibilidad puede disminuir si el desplegamiento </p><p>de la protena va seguido de agregacin. </p><p>Tambin se modifican las propiedades funcionales de las protenas </p><p>(solubilidad, capacidad de formar geles, capacidad emulsificante, capacidad </p><p>espumante, etc.). Estas propiedades no las trataremos en este libro. </p><p> Agentes </p><p>Calor </p><p>En los tratamientos trmicos suaves (temperaturas hasta 100C o ligeramente </p><p>superiores) se rompen uniones de baja energa, como puentes hidrgeno, y se </p><p>refuerzan las interacciones hidrofbicas. </p><p>El desplegamiento de una protena nativa con los grupos hidrofbicos en el </p><p>interior provoca la exposicin de estos grupos al medio. La coccin de ciertas </p><p>protenas vegetales o animales produce con frecuencia un aumento de </p><p>digestibilidad por desenmascarar sitios de hidrlisis. Si hay interacciones </p><p>hidrofbicas protena-protena, lo que puede ocurrir si el grado de </p><p>desplegamiento es elevado, se produce agregacin, que puede ocasionar una </p><p>disminucin de la solubilidad y la precipitacin de la protena (2). </p></li><li><p>14 </p><p>Fro </p><p>Refrigeracin: El fro refuerza las uniones puente hidrgeno y debilita las </p><p>hidrofbicas. Esto puede provocar una desnaturalizacin, que en el caso de </p><p>protenas con estructura cuaternaria puede deberse a la disociacin o </p><p>reagrupacin de sus subunidades (3). </p><p>Congelacin: La congelacin parcial aumenta la fuerza inica de la fase lquida, </p><p>y puede provocar variaciones de pH si la solubilidad de las especies protonada </p><p>y no protonada de los cidos dbiles vara en forma diferente al cambiar las </p><p>condiciones del medio (4). Todo esto puede traer como consecuencia la </p><p>desnaturalizacin de protenas con las consiguientes variaciones de </p><p>digestibilidad (2), y cambios en las propiedades funcionales; por ejemplo, </p><p>ciertas protenas del huevo gelifican cuando se congelan (1). </p><p>Solventes no polares </p><p>Los solventes no polares, como el hexano utilizado en la extraccin de aceite, </p><p>pueden desenmascarar grupos no polares, provocar modificaciones en la </p><p>estructura secundaria de las protenas y cambiar su digestibilidad. Puede haber </p><p>agregacin e insolubilizacin, muchas veces irreversible, modificacin en la </p><p>absorcin de agua, o formacin de geles, como ocurre, por ejemplo, con una </p><p>dispersin de protena de soja 8% con etanol 20% (2). </p><p>Tratamientos mecnicos </p><p>Pueden provocar cambios en las uniones de las protenas, por ejemplo durante </p><p>la formacin del gluten en el amasado, cuando se producen reacciones de </p><p>intercambio SH S-S. La ruptura y formacin de puentes disulfuro durante el </p><p>estiramiento de la masa puede resultar en un aumento de la extensibilidad en </p><p>la direccin del estiramiento (5). </p></li><li><p>15 </p><p>La trituracin en seco de preparaciones proteicas (concentrados o aislados) </p><p>produce polvos, mejorando la capacidad de absorcin de agua. Generalmente </p><p>aumenta la solubilidad, y se modifican las propiedades espumantes y la </p><p>absorcin de aceite (2). </p><p>Si se aplican fuerzas de cizallamiento importantes, como en la extrusin o en el </p><p>hilado, puede haber modificaciones en la estructura cuaternaria (2). </p><p>Altas presiones Las altas presiones (100-1000 MPa) afectan diversos componentes de los </p><p>alimentos, as como tambin sistemas biolgicos, como microorganismos. </p><p>Segn el principio de Le Chatelier, los fenmenos acompaados de una </p><p>disminucin de volumen (algunas reacciones qumicas, modificaciones de la </p><p>conformacin de protenas, etc.) son favorecidos por un aumento de presin, y </p><p>viceversa. En principio, en una macromolcula proteica, la formacin de </p><p>puentes hidrgeno, la ruptura de interacciones hidrofbicas y la ruptura de </p><p>puentes salinos van acompaados de una disminucin de volumen, es decir </p><p>que estn favorecidos por un aumento de presin. Esto puede provocar la </p><p>desnaturalizacin de protenas, la disociacin de subunidades de estructuras </p><p>polimricas, y la gelificacin de protenas como las de msculo, huevo y soja. </p><p>Las uniones covalentes se modifican poco (6). </p><p> Deshidratacin </p><p>La deshidratacin provoca un aumento en la concentracin de las protenas, lo </p><p>que puede producir agregacin, y favorece las interacciones de las protenas </p><p>con otros componentes del alimento, que se describirn ms adelante. El </p><p>tamao y la porosidad del polvo van a determinar la humectabilidad, la </p><p>absorcin de agua o de aceite, y la capacidad de dispersin (2). </p></li><li><p>16 </p><p>pH y presencia de sales </p><p>La mayora de las protenas precipitan a su pH isoelctrico (pI), ya que al tener </p><p>carga neta cero las protenas no se repelen entre s. Esta precipitacin es </p><p>reversible en general, salvo en algunos casos como la casena. En este caso </p><p>se forma un cogulo cido, desestabilizndose la estructura y perdiendo </p><p>minerales (1,2). </p><p>A pH alcalino se pueden fijar a las protenas cationes metlicos: la fijacin de </p><p>Na+ aumenta la solubilidad de las protenas, mientras que la fijacin de Ca++ la </p><p>disminuye por formacin de puentes salinos. Frecuentemente los proteinatos </p><p>de calcio gelifican en caliente. La eliminacin del Ca++ por un complejante como </p><p>el cido ctrico o los polifosfatos puede provocar la resolubilizacin de la </p><p>protena (2). </p><p> Consecuencias Nutricionales </p><p> Inactivacin de enzimas que producen compuestos txicos u organolpticamente desagradables (lipasas, polifenoloxidasas, etc.). </p><p>Con este fin se realizan tratamientos como el escaldado, la coccin en </p><p>agua o en microondas. </p><p> Inactivacin de protenas txicas (toxinas bacterianas y toxinas vegetales, como la ricina D) o factores antinutricionales (inhibidores de </p><p>proteasas, como el inhibidor de tripsina de la soja, o hemaglutininas). Se </p><p>inactivan por tratamientos trmicos en medio acuoso como la coccin y </p><p>la esterilizacin. </p><p> Facilita la digestin de muchas protenas, como la glicinina de soja, el colgeno y la ovoalbmina (2). </p></li><li><p>17 </p><p>Propiedades funcionales </p><p> Modificaciones en la solubilidad. Variacin en la capacidad de retencin de agua (puede haber </p><p>produccin de exudado). </p><p> Variacin de las propiedades emulsificantes y espumantes. Gelificacin. Modificaciones de color (mioglobina). Mejora de la apetencia y la textura. </p><p>Algunas reacciones no severas </p><p> Las protenas pueden sufrir interacciones a travs de puentes hidrgeno, </p><p>uniones electrostti...</p></li></ul>