Reacciones de Pardeamiento Enzimático y No Enzimático

22
REACCIONES DE PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO Y NO ENZIMÁTICO Luna Ortiz Lizbeth Carolina Universidad de pamplona, Norte de Santander, Colombia, [email protected] Resumen Esta práctica se realizó con el objetivo de identificar y describir la reacción de pardeamiento enzimático en los alimentos. Identificar y describir la reacción de pardeamiento no enzimático en los alimentos. Diferenciar los tipos de pardeamiento en estudio. Establecer la importancia del pardeamiento enzimático en preparación de alimentos. Establecer la importancia del pardeamiento no enzimático en preparación de alimentos Introducción Durante la fabricación, tratamiento, almacenamiento, etc., muchos de los alimentos desarrollan una coloración que en ciertos casos mejora sus propiedades sensoriales, mientras que en otros las deteriora; la complejidad química de los alimentos hace que se propicien diversas transformaciones que son las que provocan estos cambios. Existe un grupo de mecanismos muy importantes llamados de oscurecimiento, encafecimiento o pardeamiento, que sintetizan compuestos de colores que van desde un ligero amarillo hasta el café oscuro; estos han sido clasificados en forma general como reacciones de pardeamiento enzimático y no enzimático. En las reacciones de tipo enzimático se encuentran aquellas que son catalizadas por enzimas presentes en algunos alimentos; en las del tipo no enzimático se incluyen la caramelizacion y la reacción de Maillard. Existen diversos factores como la temperatura, pH, etc. Que afectan el comportamiento de estas reacciones así como también existen mecanismos que se emplean

description

bioquimica de losalimentos

Transcript of Reacciones de Pardeamiento Enzimático y No Enzimático

REACCIONES DE PARDEAMIENTO ENZIMTICO Y NO ENZIMTICOLuna Ortiz Lizbeth CarolinaUniversidad de pamplona, Norte de Santander, Colombia, [email protected]

Resumen Esta prctica se realiz con el objetivo de identificar y describir la reaccin de pardeamiento enzimtico en los alimentos. Identificar y describir la reaccin de pardeamiento no enzimtico en los alimentos. Diferenciar los tipos de pardeamiento en estudio. Establecer la importancia del pardeamiento enzimtico en preparacin de alimentos. Establecer la importancia del pardeamiento no enzimtico en preparacin de alimentosIntroduccin Durante la fabricacin, tratamiento, almacenamiento, etc., muchos de los alimentos desarrollan una coloracin que en ciertos casos mejora sus propiedades sensoriales, mientras que en otros las deteriora; la complejidad qumica de los alimentos hace que se propicien diversas transformaciones que son las que provocan estos cambios. Existe un grupo de mecanismos muy importantes llamados de oscurecimiento, encafecimiento o pardeamiento, que sintetizan compuestos de colores que van desde un ligero amarillo hasta el caf oscuro; estos han sido clasificados en forma general como reacciones de pardeamiento enzimtico y no enzimtico. En las reacciones de tipo enzimtico se encuentran aquellas que son catalizadas por enzimas presentes en algunos alimentos; en las del tipo no enzimtico se incluyen la caramelizacion y la reaccin de Maillard. Existen diversos factores como la temperatura, pH, etc. Que afectan el comportamiento de estas reacciones as como tambin existen mecanismos que se emplean para controlar dichas reacciones en aquellos alimentos donde no sean deseados. La Actividad prctica a desarrollar tiene como finalidad hacer un estudio sencillo que permita al estudiante conocer y describir estas reacciones y concluir sobre su importancia en los procesos alimentarios.FUNDAMENTO:Cuando se calienta una mezcla de azcar comn (sacarosa) y agua, la mezcla gana viscosidad en funcin de la temperatura debido a la prdida de agua. Al final solamente queda sacarosa fundida. Al superar los 150C la sacarosa comienza un complejo proceso de degradacin trmica que se denomina caramelizacion. Al enfriar el azcar caramelizado a temperatura ambiente vitrifica, es decir toma la estructura de un slido amorfo.Suele utilizarse para obtener caramelos duros y para formar el revestimiento caramelizado de flanes y otros postres. Si se desea obtener caramelo lquido, es necesario alcanzar la temperatura de caramelizacion, superior a los 150C, aadir agua templada posteriormente y calentar de nuevo para conseguir que el caramelo adquiera la fluidez deseada.Reaccin de Maillard en carne:Para que las reacciones de Maillard entre protenas y carbohidratos se desencadenen, se necesita que la carne supere los 140C. El principio qumico es el siguiente: Cuando las molculas que contienen un grupo amino como los aminocidos de las protenas, se calientan en presencia de azcares, se produce la eliminacin de una molcula de agua entre los dos componentes que se unen formando una base de Schiff.Estos compuestos evolucionan a otros compuestos llamados de Amadori , que reaccionarn con otras molculas para formar estructuras cclicas aromticas que son las responsables de las propiedades organolpticas de la carne. No obstante hay que destacar la enorme complejidad de este tipo de reacciones ya que hay muchos azcares y aminocidos que pueden reaccionar entre s, e incluso la temperatura puede provocar cambios en los productos finales. Entre los compuestos dentificados se encuentran las pirazinas que son las molculas que imparten las notas frescas a frutas y hortalizas, las furanonas que tienen olores afrutados, etc.Parte experimental Experimento n 1: pardeamiento enzimtico Formacin del pardeamiento enzimticoPreparacin de Zumo de manzana1. Pelar 1 manzanas y retirarles el corazn. Colocar los trozos de manzana en un homogeneizador, con 30 ml de agua destilada.

4. Dejar reposar a temperatura ambiente por 15min. Anotar los cambios observados

3. Colocar 10 ml de zumo de manzana en un vaso de precipitado y otros 10 ml en un plato de hondo2. Extraer el zumo de la manzana con una trampa gasa. Realizarlo lo ms rpido posible

Figura 1, 2, 3: muestras de zumo manzana en un vaso de precipitado y una caja de Petri Explique en cul de las dos muestras se encontrara un mayor grado de pardeamiento.La muestra que obtuvo mayor pardeamiento fue la del vaso de precipitado ya que tomo una coloracin ms oscura que la del plato hondo.Experimento n2: efectos de temperatura.1. Colocar 10 ml de zumo de manzana en cada uno de los tubos de ensayos identificados con las letras A, B, C y D.

4. Tubo C: Colocarlo en bao de Mara a 100 C, por 15 min. Comparar el grado de pardeamiento en los cuatro tubos. Anotar las observaciones.3. Tubo B: Colocarlo en bao de Mara a 40 C, por 15 min.2. Tubo A: Colocarlo en bao de agua fra, por 15 min.

Tubo A: mostro una coloracin ms oscura. Tubo B: mostro una coloracin ms clara Tubo C: mostro una coloracin mucho ms clara, translucida.NOTA: a medida que aumenta la temperatura va tomando una coloracin ms clara.

Tubo 1: zumo de manzana + agua fraTubo 2: zumo de manzana luego del bao de mara a 40C

Tubo 3: zumo de manzana luego del bao de mara a 100CExperimento n 3: efectos de pH.1. Tome 6 tubos de ensayo y rotule con las letras A, B, C, D, E y F.

2. Extraiga el zumo de 1 limones y el zumo de una naranja. Reserve en un vaso cada uno por separado.

3. Coloque en cada tubo las siguientes diluciones: A. Zumo de limn.B. Jugo de naranja. C. Agua destilada. Solucin de NaOH 0,1 M.E. Vinagre. F. Solucin de NaCl al 1%

4. Determinar el pH de las soluciones utilizadas y de la manzana al natural

5. Coloque un trozo de manzana previamente pelados en cada uno de los tubos

6. Esperar alrededor de 1 hora para anotar observaciones. Comparar el pardeamiento que haya tenido lugar.

Explique la aparicin de una coloracin oscura en el zumo de manzana al transcurrir cierto tiempoEste proceso de pardeamiento se llama oxidacin, pues es el resultado de la accin del oxgeno contenido en el aire en combinacin con los compuestos qumicos de la fruta, en concreto sobre los fenoles. En la reaccin interviene como catalizador una enzima: la poli fenol oxidasa (PPO), gracias a la cual los fenoles se combinan con el oxgeno para transformarse en quinonas, que se polimerizan o reaccionan con grupos amino de diferentes compuestos formando compuestos coloridos que reciben el nombre de melaninas y que tienen propiedades antimicrobianas, y que podran ser un mecanismo de defensa de los vegetales contra infecciones. Explique porque se afirma que el pardeamiento del zumo de manzana es una reaccin enzimtica.El pardeamiento enzimtico es una reaccin de oxidacin en la que interviene como sustrato el oxgeno molecular, catalizada por un tipo de enzimas que se pueden encontrar en prcticamente todos los seres vivos, desde las bacterias al hombre. El pardeamiento enzimtico o melanosis es una alteracin superficial del color causada por la formacin, va enzimtica, de un precursor de compuestos que reaccionan con constituyentes celulares, como protenas o aminocidos, para formar pigmentos insolubles del tipo de la melanina. Considere las propiedades de las enzimas para explicar los fenmenos observados.Las enzimas son catalizadores de naturaleza protenica que regulan la velocidad a la cual se realizan los procesos fisiolgicos, producidos por los organismos vivos. En consecuencia, las deficiencias en la funcin enzimtica causan patologas.Las enzimas, en los sistemas biolgicos constituyen las bases de las complejas y variadas reacciones que caracterizan los fenmenos vitales. La fijacin de la energa solar y la sntesis de sustancias alimenticias llevadas a cabo por los vegetales dependen de las enzimas presentes en las plantas. Los animales, a su vez, estn dotados de las enzimas que les permiten aprovechar los alimentos con fines energticos o estructurales; las funciones del metabolismo interno y de la vida de relacin, como la locomocin, la excitabilidad, la irritabilidad, la divisin celular, la reproduccin, etc. Estn regidas por la actividad de innumerables enzimas responsables de que las reacciones se lleven a cabo en condiciones favorables para el individuo, sin liberaciones bruscas de energa a temperaturas fijas en un medio de pH, concentracin salina, etc.; prcticamente constante.A diferencia de un catalizador inorgnico que interviene en numerosas reacciones las enzimas producidas por los organismos vivos habitualmente solo catalizan un tipo de reaccin o solo una reaccin determinada; la especificidad de las enzimas es tan marcadas que en general actan exclusivamente sobre sustancias que tienen una configuracin precisa; por ejemplo, si solo atacan a los aminocidos que tienen su carbono a , asimtrico, con estructura L-, no muestran la menor actividad sobre formas idnticas de dichos aminocidos, pero que sean del tipo D-.En los sistemas biolgicos se llevan a cabo diversas reacciones a partir de la misma sustancia; por ejemplo algunos microorganismos convierten la glucosa en alcohol y bixido de carbono, al paso que otros grmenes la convierten en cido lctico o cido pirvico o acetaldehdo. Esto quiere decir que la glucosa puede descomponerse en distintos productos y aunque todas las posibilidades son tericas y prcticamente posibles la presencia de ciertas enzimas favorece uno de los caminos que llevan a la acumulacin de determinados compuestos.Las enzimas, por lo tanto, se consideran como catalizadores altamente especficos que: Modifican la velocidad de los cambios promovidos por ellas. Determinan que sustancias particulares, de preferencia a otras distintas son las que van a sufrir los cambios. Impulsan dentro de los distintos cambios posibles que pueda seguir una sustancia, cul de ellos en especial, ser el utilizado.

muestrapHColor inicialDespus de un hora con manzana

PH manzana4,22

Limn 2,35Verde claroIgual

Naranja 3,15Amarillo Igual

Agua destilada4,57Transparente Igual

NaOH 0,1 M12,46TransparentePresento

Vinagre2,58Transparente Igual

NaCl 1%6,07Transparente Igual

Figura 4 y 5: tubos de ensayo con las diferentes sustancias + trozos de manzanaExperimento n 2: pardeamiento no enzimtico. Pardeamiento de las papas fritas. Reaccin de maillard.1. Coloque en una olla 200 mL. De agua y llvela a fuego medio.

2. Lave, pele y corte 1 papa en julianas (tiras delgadas) y escldelas (sumergindolas en agua hirviendo durante 1 min.)

3. Dividir las papas en tres grupos y colocarlas en remojo por 1 hora en las siguientes soluciones:a .Agua destilada b. Glucosa al 1 % p/v. c. Sacarosa al 1 % p/v.

4. Frer los tres grupos de papas. Comparar y analizar los resultados.

Se pudo observar que la que tuvo mayor pardeamiento fue la papa que estaba sumergida en glucosa al 1% ya que al frerse tuvo una coloracin ms oscura, ya que se va caramelizando la glucosa.

Figura 6,7: muestras de papas en juliana y papas escaldadas en agua hirviendo

Figura 8: muestras de papa en diferentes soluciones

Figura 9: muestra de papa sumergida en agua destilada

Figura 10: muestra de papa sumergida en glucosa al 1%

Figura 11: muestra de papa sumergida en sacarosa al 1%

Experimento n3: agentes inhibidores del pardeamiento no enzimtico.3. Compare y analice los resultados obtenidos.2. Divida las papas en dos grupos:Grupo A: Escalde en agua a 90 C por 1 min., escurrir y someter a deshidratacin. Coloque la muestra en una Cpsula de Petri y llvela al horno por 30min.Grupo B: Sumerja en una solucin de Sulfito de sodio al 1% por 10 min. Escurra y someta a deshidratacin. Coloque la muestra en una Cpsula de Petri y llvela al horno por 30 min.

1. Lave y pele 2 papas. Rllela por el lado grueso del rallo.

Al colocarse en el horno tomo una coloracin un poco oscura y una textura crocante. La papa se gelatinizo ya que se cort en trozos muy pequeos y se dej por mucho tiempo liberando todo el almidn.

Figura 12: muestra de papa gelatinizada

Figura 13: muestra de papa con sulfito de sodio al 1% despus del horno

Figura 14: muestra de papa despus del escaldado

Figura 15: muestra de papas escaldndose en agua hirviendo Experimento n4: caramelizacion1. Tome tres (3) recipientes de aproximadamente 1,5 L de capacidad y realice las siguientes preparaciones:

7. Se pone el fuego ms suave y se deja de remover con la varilla. Se toman datos de temperatura cada minuto y a temperaturas dadas se introduce la varilla en el almbar para tomar una muestra y estimar la viscosidad.5. Colocar en el fuego los tres (3) recipientes a fuego medio, al mismo tiempo. Revolver con una varilla.4. Recipiente 3: coloque: 50 g de sacarosa ms 10 gr. de sal (NaCl) y 120ml. de agua.2. Recipiente 1 coloque: 50gr. de sacarosa y 100ml. de agua.3. Recipiente 2: coloque: 50gr. de glucosa y 100ml. de agua

Sacarosa: en la ltima se observ caramelizacion, la solucin se vuelve ms viscosa y cambia a un color amarillento. Sacarosa + sal: no va a caramelizar.

Sacarosa: si carameliza

TiempoTemperatura

1 minuto48C

2 minutos58C

3 minutos69C

4 minutos85C

5 minutos92C

6 minutos99C

7 minutos100C

12 minutos101C

17 minutos102C

27 minutos108C

108C: se dej por ms tiempo, se observ pardeamiento cada vez ms oscuro.

Glucosa: no carameliza, no hay cambio de coloracin

TiempoTemperatura

1 minuto35C

2 minutos52C

3 minutos62C

4 minutos65C

5 minutos72C

6 minutos90C

7 minutos98C

8 minutos100C

13 minutos102C

18 minutos102C

28 minutos106C

Figura 16, 17: muestras de sacarosa en el proceso de caramelizacion

En qu consiste el pardeamiento Enzimtico.El rpido oscurecimiento de muchas frutas y verduras como manzanas, pltanos, aguacates, papas es un problema al que se enfrentan con frecuencia los profesionales en alimentos. A diferencia del pardeamiento no enzimtico mencionados anteriormente este tipo de coloracin es muy rpida, requiere el contacto del tejido con el oxgeno, es catalizado por enzimas que estas presentes en el tejido del alimento y ocurre solamente en tejidos vegetales. Con frecuencia se considera al pardeamiento no enzimtico como un proceso de deterioro perjudicial que debe de prevenirse. Por otra parte, el pardeamiento enzimtico es esencial en el desarrollo del color y sabor adecuado en el t y el cacao.

El pardeamiento enzimtico no ocurre en los alimentos de origen animal, en los vegetales origina problemas cuando se altera el tejido o se daan por golpes durante los procesos: pelado, corte, triturado, para la preparacin de jugos, congelacin y deshidratacin.

El pardeamiento enzimtico se observa en los vegetales ricos en compuestos fenlicos y tambin durante la formacin de melaninas en los insectos (oscurecimiento de la cutcula) as en los mamferos (melanomas responsables de la pigmentacin de la piel).

Se denomina pardeamiento enzimtico la transformacin enzimtica en sus primeras etapas, de compuestos fenlicos en polmeros coloreados, frecuentemente pardos o negros. Las fases de su transformacin son las siguientes:

En qu consiste la reaccin de Maillard y la caramelizacion. Indique las reacciones qumicas que se llevan a cabo.Reaccin de MaillardEl qumico francs Maillard fue el primero en estudiar la condensacin de azucares con aminocidos, informo en 1912 que cuando se calienta una mezcla de azucares se forman sustancias parduscas denominadas melanoidinas. Desde entonces, la reaccin de Maillard ha sido considerada como la causa principal del pardeamiento no enzimtico en los alimentos y se menciona una gran cantidad de evidencias experimentales como prueba de esto.Implica la interaccin entre azucares y aminocidos o combinados en forma de ppticos y protenas.Para que la reaccin de Maillard se lleve a cabo se requiere de:* Azcar reductor (cetosas o aldosa)* Un grupo amino libre (generalmente es lisina) proveniente de un aminocido o protena.El camino del pardeamiento no enzimtico como consecuencia de la reaccin de Maillard puede dividirse en las siguientes etapas.

Caramelizacion de azcares

Esta reaccin de oscurecimiento tambin llamada pirolisis, ocurre cuando los azucares se calientan por encima de su punto de fusin; se efecta tanto a pH cidos como alcalinos y se acelera con la adicin de de cidos carboxlicos de algunas sales. Se presenta en los alimentos que son tratados de manera drstica, tales como la leche condensada y azucarada, los derivados de la panificacin, las frituras y los dulces a base de leche como el arequipe y natillas.Los mecanismos que suceden son muy complejos y no se conocen en su totalidad. Es una deshidratacin intermolecular entre azcares para generar futura y sus derivados insaturados que se polimerizan consigo mismos o con otras sustancias semejantes para formar las macromolculas e pigmentos llamadas melanoidinas. Durante esta transformacin tambin se sintetizan compuestos de bajo peso molecular muy olorosas como furanos, lactosas, furanonas, pironas, aldehdos, cetonas, cidos steres y pirazinas. Inhibidores del pardeamiento, para que se utilizan. Nombre alguno de ellos.

Inactivacin de la enzima mediante inhibidores qumicos:

Anhdrido sulfuroso: Es uno de los ms efectivos y econmicos inhibidores qumicos hoy usados en la industria alimentaria, aunque su olor y sabor desagradables pueden comunicarse al alimento cuando se emplea en grandes cantidades. Su uso no es aconsejable en alimentos ricos en tiamina y vitamina C, pues las destruye. En el caso de la tiamina, l es capaz de romper el anillo tiazlico de la vitamina, separando el anillo de pirimidina, con lo que pierde su carcter vitamnico.La polifenoloxidasa es muy sensible al, pero la reaccin debe realizarse antes que se formen las quinonas por oxidacin del substrato, pues stas oxidan al, por lo que pierde entonces su propiedad de inhibir la enzima.

cidos: Bajo un pH 2,5 cesa la actividad enzimtica, que es ptima entre 5 y 7. Aunque luego se vuelva al pH original de la fruta, la enzima no se recupera, impidindose as el pardeamiento. Entre los cidos ms usados est el mlico, que se agrega al prensar la fruta: caso de la manzana, de la cual es uno de sus componentes naturales (30); tambin se usa, pero en menor proporcin, el cido ctrico.

cido ascrbico: Este cido es el ms recomendado para evitar o minimizar el pardeamiento enzimtico, por su carcter vitamnico inofensivo. El cido ascrbico por s mismo no es un inhibidor de la enzima: acta sobre el substrato, de modo que puede adicionarse despus de haberse formado las quinonas; Tiene la propiedad de oxidarse a cido dehi-hidroascrbico, reduciendo la quinona a fenol (35).Esto lo hace el cido ascrbico hasta que se haya transformado totalmente en dehidroascrbico que ya no puede reducir las quinonas, de manera que stas continan, entonces, su oxidacin hasta la formacin de melanoides. El cido dehidroascrbico an puede ser perjudicial al formar, en la esterilizacin posterior, melanoides con los aminocidos presentes; por eso la adicin de cido ascrbico no es eficaz en cerezas, ciruelas y frutillas. Sin embargo, si se agrega a otras frutas exceso de cido ascrbico para inactivas totalmente la enzima, se logra prevenir el pardeamiento en forma efectiva y permanente.Productos especialmente propensos a empardecer por oxidacin qumica, cmo manzanas, peras, duraznos, damascos, ciruelas y pltanos entre las frutas, y papas, esprragos, zanahorias entre las hortalizas, deben mantenerse, inmediatamente despus de cortadas o peladas, en agua adicionada de 0,1-0,2 % de cido ascrbico y de 0,2% de cido ctrico.Adems, para evitar alteraciones de color por oxidacin qumica en las conservas enlatadas, es conveniente agregar por cada litro de lquido de relleno 0,5-1 g de cido ascrbico (y 0,25-0,50 g de cido ctrico, segn lo admita el producto en cuanto al sabor). Para mantener el color de conservas de championes y otros hongos es conveniente una adicin de 0,15-0,20 g por litro y para el choucroute se agrega a la salmuera 1-2 g/kg de cido ascrbico, poco antes del envase.

Otros inhibidores qumicos: Entre las sales propuestas para controlar el pardeamiento la ms usada es NaCl, cuya accin impide la actividad de la polifenol-oxidasa frente al cido clorognico. Una sumersin en solucin acuosa diluida de NaCl (0,3%) se usa mucho cuando se quiere evitar por corto tiempo el obscurecimiento de frutas peladas, como rodajas de manzanas, antes de ser sometidas al procesamiento; Su contenido en cido ascrbico s mantiene, entonces, constante durante varias horas.

CUESTIONARIO

1. Por qu es conveniente utilizar elevadas temperaturas y durante periodos de tiempo cortos (plancha, fritura o asado), para los cortes con poco tejido conjuntivo?Al asar carnes, pescados u otros alimentos no es preciso agregarles aceite; y si se desea utilizar un medio graso utilizar roco vegetal o de lo contrario solo usar algunas gotas de aceite vegetal con hierbas aromticas y limn distribuidas sobre el alimento con un pincel, se pueden aadir posteriormente y as se evitan los inconvenientes de las grasas quemadas. Con esta tcnica, se forma una costra superficial (las protenas coagulan) y evita la salida de su propio jugo, sustancias nutritivas que poseen las carnes. La carne deber hacerse a fuego fuerte para que la superficie quede bien dorada; despus, el calor se reduce hasta que la carne quede al punto de coccin que usted prefiera Si no estamos seguros de que la carne va a resultar muy tierna, se le puede propinar unos golpes con un rodillo de cocina a fin de aplastar las fibras, o someterla a maceracin con hierbas aromticas durante algunas horas.2. Por qu se recomienda cocinar durante largos periodos de tiempo a temperatura moderada (guisos o estofados), las piezas con mucho tejido conjuntivo? Cmo hacer para que aparezcan los favores relacionados con las reacciones de Maillard?En estofados o guisados, primero debe estar la carne previamente dorada, luego se mezclan los vegetales junto con la carne para favorecer la formacin de una corteza externa que evite la prdida de jugosidad. Si no se aade aceite, estos platos son una opcin sabrosa, saludable y completa.