ALTERACIONES DE LOS ALTERACIONES DE LOS ALIMENTOSALIMENTOS

Alimentos : materias de origen biolmaterias de origen biolóógicogico (contienen todas las sustancias químicas necesarias para mantener la vida)

Própósito de la alimentación : asegurar incorporaciincorporacióón de la E y n de la E y materiamateria adecuados al normal desarrollo de los procesos biológicos.

Requisitos de calidad e higiene.

Higiene : implica que el alimento se halla libre de cualquier libre de cualquier contaminacicontaminacióón qun quíímica o microbiana nocivamica o microbiana nociva en el momento de su consumo

Calidad : Textura, gusto, color, valor nutritivoTextura, gusto, color, valor nutritivo. Las alteraciones de las tres primeras son detectadas por el consumidor . Son modificaciones macroscópicas producidas por el desarrollo de alteraciones microscópicas (elaboración y/o almacenaje).

Cambios indeseables que pueden producirse en los alimentosCambios indeseables que pueden producirse en los alimentos

Atributo

Textura

Sabor

Color

Valor nutritivo

Cambio indeseable1)1) PPéérdida de solubilidad rdida de solubilidad (a)(a)2)2) PPéérdida de capacidad de retencirdida de capacidad de retencióón de agua n de agua (b)(b)3)3) Endurecimiento Endurecimiento (c)(c)4)4) ReblandecimientoReblandecimiento (d)(d)

Desarrollo de rancidez (Desarrollo de rancidez (hidrolhidrolííticatica u oxidativa) u oxidativa) (e)(e)Sabor acaramelado o de cocciSabor acaramelado o de coccióón n (f)(f)Otros gustos extraOtros gustos extrañños os (g)(g)

Oscurecimiento Oscurecimiento (h)(h)Blanqueamiento Blanqueamiento (i)(i)Colores extraColores extraññosos (j)

PPéérdida o degradacirdida o degradacióón de: vitaminas n de: vitaminas (k)(k)minerales minerales (l)(l)proteproteíínas nas (m)(m)llíípidos pidos (n(n)

Alteraciones microscAlteraciones microscóópicas que provocan las picas que provocan las modificaciones visibles indeseablesmodificaciones visibles indeseables

(A) Desarrollo microbiano

(B) Reacciones químicas y bioquímicas

hidrólisis de lípidos

oxidación de lípidos

desnaturalización de proteínas

hidrólisis de oligo y polisacáridos

hidrólisis de proteínas

síntesis de polisacáridospardeamiento enzimáticopardeamiento no enzimático

degradación de pigmentos naturales específicos

formación de nitrosaminas

Causas y efectos del deterioro de los alimentosCausas y efectos del deterioro de los alimentosCAUSAS CONSECUENCIAS MANIFESTACIONES

Hidrólisis de lípidos Ácidos grasos reaccionan con proteínas

Textura (a-b-c)Sabor (e-g)Valor nutritivo (m)

Hidrólisis de polisacáridos

Los azúcares reaccionan con proteínas

Textura (a-b-c)Color (h)Sabor (f)Valor nutritivo (k-m)

Oxidación de lípidos Los productos de oxidación reaccionan con muchos otros constituyentes

Textura (a-b-c)Sabor (e)Color (h-i)Valor nutritivo (k-m)

Golpes en las frutas Células rotas, enzimas liberadas, oxígeno accesible

Textura (d)Sabor (g)Color (h)Valor nutritivo (k)

Calentamiento de verduras

Pérdida de integridad de células de paredes y membranas; ácidos y enzimas liberados

Textura (d)Sabor (g)Color ((j)Valor nutritivo (k-l)

Calentamiento del tejido Agregación y desnaturalización de proteínas, inactiv. de enzimas

textura (b-d)Sabor (f)Color (j)Valor nutritivo (k)

ALTERACIONES MICROBIANAS

-las más frecuentes (alimentos: sustrato)

-degradación

-riesgo para el consumidor

-prevención: higienehigiene

-carga microbianacarga microbiana:: importante cuali y cuantitativamente

--naturaleza de la flora microbiananaturaleza de la flora microbiana

Factores de los que depende la flora que altera los alimentos

1. Caracteres físicos y químicos de los alimentos

2. Tratamientos a los que fue sometido

3. Las condiciones ambientales

4. La naturaleza y características de las especies presentes

1. Caracteres físicos y químicos--pHpH:

frutas ácidas sujetas a ataques de mohos y levaduras. Legumbres, carnes y pescados medios más favorables para bacterias

--potencial redoxpotencial redox :

depende de los caracteres bioquímicos de los alimentos (no son inmutables) y posibilidades de acceso del oxígeno del aire (estructura física, embalaje).

aerobios estrictos necesitan potenciales de +200mV o mayores. Anaerobios estrictos –200mV

GRUPO RANGO OPTIMO

bacterias 4,5 - 9,6 7,5levaduras 2 - 11,4 6mohos 2 - 9

--nutrientesnutrientes : energía, nitrógeno, factores de crecimiento, sales,etc.

--compuestos antimicrobianos naturalescompuestos antimicrobianos naturales : ácido benzoico, lisozimas, ácidos grasos, aldehídos.

--aWaW::Bacterias g (-)..................0,97Bacterias g (+).................0,90Levaduras....................... 0,88Hongos filamentosos.......0,80Hongos xerófilos..............0,61

2. Tratamientos a los que fue sometido--modificacimodificaci óón en caracteres fisicoqun en caracteres fisicoqu íímicosmicos :

-cambios de aW por desecación, adición de sal o de azúcar.

-variaciones en el pH

-cocción o acción directa del calor (Ej. Hidrólisis de polisacáridos, coagulación de proteínas como la ovoalbúmina).

-ahumado (calor, secado y antisepsia)

-tratamientos ttratamientos t éérmicosrmicos : la resistencia al calor varía de una especie a la otra y aún de una cepa a otra

Esporas resisten más que las formas vegetativas

Mohos mínima resistencia al calor

La resistencia depende de: temperatura, tiempo, número de microorganismos presentes. (Reducción decimal, D), pH, aW

3. Condiciones ambientales

-- temperatura de almacenamientotemperatura de almacenamiento : cada especie prolifera a determinado rango de T y tiene una T óptima.

Mínima Óptima Máxima

Psicrófilos - 15 + 10 + 20 aprox.

Mesófilos + 5 a +10 + 30 a + 40 + 50 “

Termófilos + 40 + 50 a + 55 + 65 “

Para algunas es estricto, para otras es facultativo

Psicrófilos: Pseudomonas, Streptococos, Achromobacter, numerosos mohos.

Termófilos: Bacillus, Clostridium (esporulados)

-- humedad relativahumedad relativa :: interviene principalmente en la

proliferación de microorganismos en la superficie de los

alimentos. Hay tendencia a establecerse un equilibrio entre

humedad ambiente y aW del alimento.

--atmatm óósfera ambientesfera ambiente : O2, N2, CO2 afectan flora

Presión de O2 influye sobre potencial redox del alimento. Los

aerobios estrictos no desarrollan en atmósfera privada de O2

El N2 y el CO2 reemplazan al O2. El CO2 posee acción

bacteriostática propia.

O2 se emplea en conservación de manzanas y peras.

4. Naturaleza y características de las especies presentes

--velocidad de crecimientovelocidad de crecimiento

--simbiosis y antagonismossimbiosis y antagonismos

en sentido favorable: hidrólisis de glúcidos o de proteínasProducción de factores de crecimiento (vit. B)

en sentido desfavorable: competencia por nutrientes indispensables

modificaciones en el pH

elevación de aW por consumo de azúcar (levaduras osmófilas)

eliminación de bacteriostáticos, etc.

ALTERACIONES QUÍMICASReserva lipídica

Reserva de H de carbono

Reserva de proteínas

peróxidos

C=O reactivos

P P

Sabores extrañosColores extraños

Pigmentos Vitaminas sabores

Pérdida de valor nutritivoPérdida de textura

oxidados

aW

desde Tamb. a T elevada

O2 calor

catalizadores

CalorAcidez fuerteBasicidad fuerte

Se describieron:-requisitos de calidad e higiene-reacciones químicas involucradas en el deterioro de losalimentos

Variables que intervienen en las situaciones que Variables que intervienen en las situaciones que surgen durante el almacenaje y la elaboracisurgen durante el almacenaje y la elaboracióón:n:

1. Temperatura (T)

2. Tiempo (t)

3. Variación (dT/dt)

4. pH

5. Composición del producto

6. Composición de la fase gaseosa

7. aW

-El El efecto de la Tefecto de la T ecuación de Arrhenius - ∆ERT

K = A

El log K en función de 1/T = línea recta.

Los alimentos siguen la ecuación de Arrhenius dentro de un margen de temperaturas intermedias

-El El tiempotiempo que se mantendrá el alimento con cierto nivel de calidad es fundamental para el almacenaje (variaciones químicas y microbiológicas)

Durante la preparación importa variable tiempo combinada con la temperatura dT/dt : velocidad relativa de reacciones químicas que compiten entre sí y la velocidad de destrucción de microorganismos

-ElEl pHpH influye sobre variación de muchas reacciones químicas y enzimáticas.

-La La composicicomposicióón del producton del producto: factor capital en su transformación química.

Importante la relación entre la materia prima y el producto acabado. Tratamientos de frutas y verduras post recolección incide en grado de pardeamiento

-Actividad de aguaActividad de agua: factor decisivo en

reacciones enzimáticas,

oxidación de lípidos,

pardeamiento no enzimático,

hidrólisis de la sacarosa,

degradación antocianinas, etc.

El agua en los alimentos cumple más de una función:

-puede ser un reactivo en el sistemareactivo en el sistema (reacciones hidrolíticas)

-en general, principal disolvente en el sistemaprincipal disolvente en el sistema (difusión de reactivos y productos)

-puede influir sobre propiedades catalinfluir sobre propiedades catalííticasticas de los metales

-su eliminacisu eliminacióón expone nuevas superficies a las interacciones n expone nuevas superficies a las interacciones entre lentre líípidos y protepidos y proteíínasnas.

-puede ser producto de una reacciproducto de una reaccióónn (pardeamiento no enzimático. Con baja a W es autocatalítica)

Alteraciones de los lípidos

-Lipólisis : rancidez rancidez lipollipolííticatica o o hidrolhidrolííticatica

La acción de determinadas enzimas, el calentamiento y las reacciones químicas rompen el enlace éster de los lípidos.

Importancia en el gusto de distintos productos derivados de la leche.

Disminuye la calidad de las grasas destinadas a condimentos y a frituras (decrece el punto de humo).

-Oxidación : las grasas se enrancian también como consecuencia de procesos de oxidación: rancidez oxidativarancidez oxidativa

Es una de las causas m ás importantes de deterioro de alimentos

La energía (calor, luz, radiaciones ionizantes), favorece el proceso de oxidación

Catalizadores (agentes prooxidantes o enzimas, oxidantes químicos)

Rancidez oxidativa

• Iniciación ���� Radicales libres RH � R • + H • + O2

R-CH=CH-R’ + O2 � R-CH-CH-R’ También RH + O2 � R-O-O-HO-O •

Activación metálica, enzimática, por temperatura (Foto-oxidación)

• PropagaciónR + O2 � ROO • ROO • + RH � ROOH + R •Metales M+ + ROOH � RO • + OH- + M++

M++ + ROOH � ROO • + H- + M+

• FinalizaciónR • + R • � RR ROO • + ROO • � ROOR + O2

RO • + R � ROR 2 RO • + 2 ROO • � 2 ROOR + O2

-Polimerización :

Calor, oxidación y presencia de radicales o catalizadores conducen a la polimerizacipolimerizacióón de los n de los áácidos grasos insaturadoscidos grasos insaturadosde los lípidos y cambios intra e intermoleculares.

En frituras, por ej. Se producen cambios en el IR, PM, color o viscosidad y también conjugación de enlaces dobles y transformacitransformacióón de enlaces n de enlaces ciscis en en transtrans.

No todos estos cambios se deben a la polimerización.

La formación de monómeros cíclicos y polímeros disminuye la disminuye la eficacia de la transferencia de calor de los aceites y afecta a eficacia de la transferencia de calor de los aceites y afecta a la la calidad de los productos de fritura.calidad de los productos de fritura.

En condiciones muy fuertes, éstos y otros compuestos pueden tener efectos negativos sobre la calidad y valor nutritivo de los aceites y su salubridad.

Pardeamiento no enzim ático : (Reacción de Maillard, formación de melanoidinas)

Conjunto de reacciones muy complejas que conducen, en diferentes alimentos, a la formaciformacióón de pigmentos pardos o n de pigmentos pardos o negrosnegros, así como a modificaciones favorables o no, del olor y sabor.

Sustratos: compuestos carbonilo, en primer lugar azúcares reductores + aminoácidos y proteínas (grupos amino libres, especialmente grupo ε amino de restos de lisina).

La condensación entre funciones C=O y grupos NH2 = descenso de la disponibilidad nutricional de lisina , y menor solubilidad y digestibilidad de las proteínas.

Se produce durante procesos tecnológicos o almacenamiento de diversos alimentos.

Factores que influyen en el pardeamiento no enzimático

- naturaleza de los azúcares

- Temperatura

- aW

- pH

- inhibidores (SO2) (Retardo período de inducción)

Reacción de Maillard

Esquema de reacción del proceso de glucosilación no enzimática de proteínas. (A) Formación de la base de Schiff. (B) Reordenamiento de Amadori. A través de una serie de reacciones complejas los productos de Amadori pueden originar derivados con estructura imidazólica (C) pirrólica (D) y otras diversas (iminas, furanos, piridinas, etc).

Efectos desfavorables durante preparación o almacenamiento de alimentos líquidos concentrados (leche, jugos, jarabes, pasterización de jugos, cocción de algunos animales marinos, etc.).

Oscurecimiento y aparición de olores o sabores indeseables, pérdida de valor nutritivo.

También en preparación de alimentos deshidratados (leche, huevos, carnes, harina de pescado, frutas, jugos de frutas)

Efectos favorables : color y aroma que caracterizan a muchos alimentos (corteza del pan, papas fritas, copos de cereales, carnes asadas, caramelos, café, chocolate, etc.)

Pardeamiento enzimático

Es la transformacitransformacióón enzimn enzimáática en sus primeras etapas, de tica en sus primeras etapas, de compuestos fencompuestos fenóólicos en pollicos en políímeros coloreados, frecuentementemeros coloreados, frecuentementepardos o negrospardos o negros

En vegetales con compuestos fenólicos y durante la formación de melaninas en insectos, así como en mamíferos.

No ocurre en alimentos de origen animal.

En frutas y legumbres ocurre cuando se alteran los tejidos o se dañan por golpes, y procesamiento.

No siempre es un inconveniente (pardeamiento de dátiles, preparación de sidra, fermentación del té,secado de granos fermentados del cacao, etc.)

Los pigmentos que se forman por pardeamiento enzimático se designan bajo el término general de MELANINASMELANINAS.

• Es la transformación enzimática, en sus primeras etapas, de compuestos fenólicos en polímeros coloreados, frecuentemente pardos o negros.

PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO

Pardeamiento enzimático

• Cambia la calidad de los alimentos• Formación de sabores indeseables y

olores• Cambios en textura color• Cambios en el valor nutritivo

Mecanismos del pardeamientoenzimático

• Etapas enzimáticas (requieren O2)– Hidroxilación de fenoles– Oxidación de ortodifenoles O Quinonas– ENZIMAS PPO (polifenoloxidasas) Coenzima

Cu• Animales: muy específicas para tirosina y DOPA• Vegetales: muchos sustratos

• Etapas no enzimáticas (no requieren O2)– Secundaria de las quinonas, polimerización =

POLÍMEROS COLOREADOS

Condiciones en las que tiene lugar

• En frutas íntegras, las polifenoloxidasas y los fenoles están en compartimentos celulares separados (en cloroplastos, otros plástidos y citoplasma las primeras, y en vesículas los segundos) por lo que su color no se ve alterado.

• Cuando las frutas están “sobremaduradas” o son sometidas a cortes u otras agresiones, las membranas de los compartimentos celulares se destruyen.

• Las polifenoloxidasas contactan con los fenoles y con el oxígeno atmosférico. La conjunción de estos tres elementos conduce a la formación de las quinonas y a la posterior aparición de los mencionados pigmentos.

Prevención

• Selección de variedades• Eliminación de O2• Inactivación de enzimas (Temp, pH)• Empleo de acidulantes

– Ác. cítrico quelante Cu2+

• Aplicación de reductores– Ác. ascórbico: reduce quinonas, Cu2+ y

bloquea la enzima PPO

• SO2 y bisulfitos– Interacciona con puentes disulfuro de la enzima y la

inactiva– Son reductores– Toxicidad en altas dosis– Repercute en características organolépticas– Destruye vit B1– Decolora pigmentos

• Inhibidores de naturaleza fenólica (ác cinámico, o-difenol, m-difenol)

• Compuestos no fenólicos (/cisteina: inhibidor y reductor)

Modificación de los tejidos musculares despu és de la muerte

Desciende el contenido de O 2 del músculo

Pot Redox baja de +250 a -50 mV

Se paraliza la circulación

MbO2 pasa a Mb

Mb a Meta Mb

Se para respiración celular

Glicólisis anaerobia

Acido láctico

Descenso de pH

De 7.2 -7.4 a 5.7-5.0Desciende prodde ATP. Contenido de ATP

Formación de Actomiosina

Endurecimiento

Agregación de proteínas

Disminución de la capacidad de retención de agua.

Inhibic. de enzimas

Modificaciones de la Mioglobina (Mb) en carne NO TRATADA

Mb Fe++Púrpura

Interior de la carne fresca

MbO2 OximioglobinaFe++ Rojo vivo

Superficie de la carne fresca

O2

S=

Oxidación+

Sulfomioglobina

Verde

Metamioglobina

Fe+++ Pardo

Colemioglobina

Verde

Oxidación

Reducción

Reducción

+O2

Reduc + OxidaciónS= +Oxid

Red + Oxid

Porfirinas libres y oxidadas.

Amarillas e incoloras

Oxid Oxid

Formación de Nitrosaminas• NO + aminas secundarias y terciarias.

• Productos embutidos y no embutidos curados (NO2-) y vegetales (NO3- de fertilizantes se reduce a NO2 flora bucal y digestiva).

• En cerveza y whisky generados por NO derivado del secado del malta.

• Cánceres de esófago y de estómago N-nitrosodimetilamina y N- nitrosodietilamina.

• En general consumo bajo 20ug/kg producto.