REACCIONES DE PARDEAMIENTO EN LOS ALIMENTOS Y SUS APLICACIONES AGROINDUSTRIALES

Julián SánchezNatalia Grajales

Camilo AstudilloManuel FrancoJuan D. Rueda

Las reacciones de pardeamiento, se definen como el cambio de coloración de un alimento a un tono pardusco en cuestión de minutos. Este pardeamiento puede ser de dos tipos :

• ENZIMATICO• NO ENZIMANTICO

PARDEAMIENTO ENZIMATICO

• El pardeamiento enzimático, es producido por enzimas presentes en el vegetal denominadas polifenol oxidasas, que producen la oxidación de los fenoles incoloros. Este proceso se llama oxidación o pardeamiento enzimático, pues es el resultado de la acción del oxígeno contenido en el aire en combinación con los compuestos químicos de la fruta, en concreto sobre los fenoles.

En las especies vegetales el pardeamiento es provocado por la acción de una familia de enzimas denominadas polifenol oxidasas (PPO), las cuales se encuentran confinadas dentro de los plastidios de la célula y se liberan al citoplasma una vez que se ha producido daño en la estructura celular de los tejidos como consecuencia del impacto mecánico ocasionado durante la recolección de la cosecha y la manipulación poscosecha de los frutos (Vaughn and Duke, 1981, Vaughn, et al., 1988).

Las polifenol oxidasas (PPO) son enzimas ubicuas en plantas que catalizan la reacción dependiente de oxígeno que transforma o-difenoles en o-quinonas. Estas quinonas son especies muy reactivas capaces de modificar covalentemente un amplio abanico de especies nucleófilas del interior de las células que conduce a la formación de polímeros marrones o negros responsables de importantes pérdidas económicas en el mercado de frutos y vegetales (Mayer y Harel, 1979; Lee y Whitaker, 1995).

PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO

El pardeamiento no enzimático es el resultado de una gran cantidad de reacciones químicas que terminan generando en el alimento polímeros coloreados y productos volátiles que dan sabor y olor, que pueden ser agradables o no.

El pardeamiento químico se da en todo tipo de alimentos como consecuencia del almacenamiento o de tratamientos. Esta reacción se acelera con las altas temperaturas

Métodos para prevenir el pardeamiento no enzimático

-Eliminación de los sustratos de la reacción.

-Disminución del pH.

-Controlando la temperatura y la humedad. (Aw: 0.2)

-Añadiendo sulfitos.

El pardeamiento no enzimático se divide en cuatro grupos de reacciones:

A) Oxidación de ácido ascórbico.

B) Reacción de Maillard.

C) Caramelización.

D) Peroxidación de lípidos.

A)OXIDACION DEL ACIDO ASCORBICO

B)REACCION DE MAILLARD

La reacción de Maillard es excepcionalmente compleja. Ocurre en los alimentos, particularmente en procesos a temperaturas elevadas (asar, cocer, preparar) o durante el almacenado por periodos largos. Es importante en las reacciones que producen el sabor en el café y chocolate. Esta reacción fue descrita por primera vez por el investigador francés Louis-Camille Maillard (1878-1936).

CARACTERÍSTICAS

- Conjunto complejo de reacciones químicas. - Reportada en 1912 por Louis-Camille Maillard. - Los productos finales del oscurecimiento de esta reacción son las

melanoidinas. Responsables de pigmentar los alimentos. -Formación de productos responsables del sabor y del olor (compuestos

volátiles) en los alimentos. - Se lleva a cabo entre azúcares (glucosa, fructosa, maltosa, lactosa). -Aminas, principalmente primarias (por ejemplo un grupo α-amino de los

aminoácidos lisina, el grupo guanidino de la arginina). - Depende del pH, temperatura, concentración, tiempo, la AW.

Esquema general

Factores que influyen en la reacción-pH: En general la intensidad de la reacción aumenta a pH alcalinos (pH > 7 ) y

disminuye a pH ácidos (pH<7).

Velocidad de pardeamiento y pH

-La actividad de agua : Los alimentos de humedad intermedia , con valores de aw de 0.6 a 0.9 , son los que mas favorecen esta reacción : una aw menor no permite la movilidad de los reactivos y una mayor ejerce una acción inhibidora ya que el agua diluye a los reactivos.

-Concentración: La intensidad de la reacción depende del tipo de carbohidratos(monosacáridos, disacáridos).

Los monosacáridos dan una reacción mas intensa que los disacáridos. Dentro de los disacáridos , los azucares reductores dan mayor intensidad que los no reductores. Dentro de los monosacáridos , las pentosas dan reacción mas intensa que las hexosas

Pentosas > hexosas> disacáridos reductores> disacáridos no reductores

-Temperatura y tiempo : Si bien la reacción puede ocurrir a temperatura ambiente , se ve favorecida a altas temperaturas. Al aumentar el tiempo de cocción , la reacción se ve favorecida.

C)LA CARAMELIZACION.Es la reacción de pardeamiento de los azúcares que son calentados por encima de su punto de fusión en ausencia de proteínas o aminoácidos. Esta se ve favorecida por condiciones alcalinas o ácidas y se usa para la coloración comercial de caramelos y para obtener flavores. La Caramelizacion puede ser conveniente o perjudicial para la calidad de un producto alimentario, y se puede prevenir evitando el proceso a alta temperatura y almacenando a bajas temperaturas.

-Ácido rápido-Ion amonio-Pirolisis de la sacarosa

EJEMPLO DE CARAMELIZACION: UN FLAN , YA QUE EL AZUCAR ES CALENTADA A TEMPERATURAS MUY ALTAS ESTA SE CARAMELIZA A PARTIR DE ESTO SE REALIZA EL FLAN.

D)OXIDACION DE LIPIDOS O PEROXIDACION LIPÍDICA

Hace referencia a la degradación oxidativa de los lípidos. Es el proceso a través del cual los radicales libres capturan electrones de los lípidos en las membranas celulares. Este proceso es iniciado por un mecanismo de reacción en cadena de un radical libre. En la mayoría de los casos afecta los ácidos grasos poliinsaturados, debido a que contienen múltiples dobles enlaces entre los cuales se encuentran los grupos metileno (-CH2-) que poseen hidrógenos particularmente reactivos. Al igual que cualquier reacción con radicales, esta consiste en tres pasos fundamentales: iniciación, propagación y terminación.

Esquema general

APLICACIONES DE PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO EN AGROINDUSTRIA.

Gran cantidad de las aplicaciones del pardeamiento enzimático, en la agroindustria son para evitar éste, ya qué; pierde sus propiedades organolépticas y desagrada al consumidor. Por ejemplo: El champiñón cuando es cortado y hace contacto con el oxígeno. Estos champiñones fueron cortados, mantenidos a temperatura ambiente y fotografiados a diferentes tiempos.

En este actúa la enzima llamada polifenoloxidasa, que actúa con un accidente mecánico (corte del hongo) y contacto con el oxígeno.

Otro caso de pardeamiento enzimático es el de los langostinos, ya qué por ser crustáceos, producen la enzima llamada polifenoloxidasa en estos animales, el pardeamiento ocurre al dejarlos a temperatura ambiente, ahí la polifenoloxidasa actúa, estos pierden sus cualidades organolépticas pero nunca sus cualidades nutricionales.

En agroindustria, se utilizan las siguientes técnicas para el evitar el pardeamiento enzimático, ya sea animales o vegetales.• Evitando el contacto del oxígeno con la superficie de corte• Bajando al temperatura• Reduciendo el pH• Desnaturalizando el enzima

En el caso de los champiñones, las técnicas más usadas son: reducir el Ph y evitando el contacto del oxígeno con la superficie de corte. Por ejemplo prepararlos en conservas o poniéndolos en cajas selladas.En el caso de los langostinos, las técnicas más utilizadas son: bajar la temperatura y reducir el Ph. Estos productos se comercializan congelados, y su Ph se reduce cuando se hace el ceviche (agregando ácido cítrico o acético).

Aplicaciones del pardeamiento no enzimático en la agroindustria

El pardeamiento no enzimático se dá en carbohidratos, y en las carnes y piel de animales cuando se aumenta la temperatura. Cuando hablamos de carbohidratos, es el pardeamiento de los azucares desde un amarillo muy tenue hasta un negro fuerte, este se da por la reacción de maillard la cual ocurre cuando hay aumento de la temperatura, esta reacción se evita con soluciones tampón las cuales evitan para los azucares como tal. Si hablamos de bebidas como la cerveza (negra o roja) se utiliza el ion amonio para dar el color malteado, en las bebidas colas se utiliza el ácido rápido para darles su color característicos.

cerveza pardeada por ion amonio

Cuando hablamos de pardeado de carnes, este se da por la desnaturalización de la proteína que forma la hemoglobina, llamaba mioglobina la cual da el color rojo de la carne, cuando esta se somete a altas temperaturas, se pardea. Esta es una propiedad organoléptica que no se puede perder, ya qué el consumidor prefiere que la carne se ponga de color café al someterlo ya sea a proceso de cocido, asado, frito, horneado etc.

Bebida cola pardeada con ácido rápido

Carne cruda.

Carne asada